Question

【題目】在“測量小燈泡的電功率”實驗中，提供如下器材：電源（電壓8V），小燈泡（額定電壓2.5V），定值電阻（10Ω、20Ω），電流表（0~0.6A、0~3A），電壓表（0-3V、0~15V），滑動變阻器（20Ω 2A），開關若干、導線若干。

（1）小華設計了如圖1的電路，請用筆畫線代替導線，完成圖2實物電路的連接。

（______________）

（2）實驗時，當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖3所示，則小燈泡的額定功率為________W。

實驗序號	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
電流I/A	0.24	0.27	0.30		0.33

（3）分析表格數(shù)據(jù)可得出結論：小燈泡工作時，消耗的電功率隨電壓的增大而_______。根據(jù)數(shù)據(jù)還可判斷出，小華在實驗中選用的是R0=______Ω的定值電阻。

（4）另一小組實驗時電流表損壞，請利用余下器材幫助該小組設計一種僅用電壓表測量小燈泡額定功率的方法。要求：只連接一次電路，所測物理量與最終表達式均用物理符號表示，如U額、R0等。

①將設計電路圖畫在方框中；

（______________）

②實驗中，電壓表量程選擇_________（填“0~3V”或“0~15V”）；

③簡要說明測量步驟：______________________________。

④寫出最終計算式P額=______________。

Answer 1

【答案】 0.8 增大 10 0~15V 詳見解析

【解析】

(1)[1]滑動變阻器一上一下串聯(lián)接入電路中，如圖所示：

(2)[2]由圖3可知，電流表的量程是0-0.6A，電流表的示數(shù)為0.32A，小燈泡的額定功率為

P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；

(3)[3]由表中數(shù)據(jù)可知，隨著燈泡兩端電壓的增大，電流也增大，根據(jù)P=UI可知，小燈泡消耗的電功率增大，即小燈泡工作時，消耗的電功率隨電壓的增大而增大；

[4]由表中數(shù)據(jù)可知，第5次實驗電流最大，此時電路總電阻最小，第5次實驗時電路總電阻：

R總=≈24.2Ω，

燈泡的電阻

RL=≈9.1Ω，

因

R總=RL+R0+R滑，

已知定值電阻R0的阻值為10Ω或20Ω，故在實驗中選用的是

R0=10Ω；

(4)①[5]通過移動滑片使燈兩端的電壓為2.5V，使燈正常工作，所以應將電壓表與燈并聯(lián)；因沒有電流表，所以電壓表和定值電阻應起到電流表的作用，在保持滑片位置不變的情況下，通過開關的轉換測算出定值電阻的電壓，即可求出通過定值電阻的電流大小，如下圖所示：

②[6]電源電壓是8V，燈泡的額定電壓是2.5V，燈泡正常發(fā)光時的電流是0.32A，燈泡正常發(fā)光時的電阻

RL1=≈8Ω，

R0的阻值是10Ω，由串聯(lián)分壓可知R0兩端的電壓大于2.5V，電壓表測量燈泡和定值電阻的總電壓，總電壓大于3V，電壓表的量程選擇0-15V；

③[7]實驗步驟：斷開S2，閉合S和S1，調節(jié)滑片至電壓表示數(shù)為U額；保持滑片位置不變，斷開S2，閉合S和S1，讀出電壓表示數(shù)U；

④[8]定值電阻R0兩端的電壓為

U0=U-U額，

根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點， 通過燈泡的電流大小

I額=I0=，

燈泡的額定功率

P額=U額I額=。