Question

小明利用如圖1所示的實驗器材“測定小燈泡的額定功率”，已知電源電壓均為6V，小燈泡的額定電壓2.5V，電阻約為10Ω．
（1）實驗原理是

 

．
（2）電路連接中有一處明顯錯誤，請你在錯誤處打“×”，并在原圖中畫出正確的電路連線．
（3）正確連接電路后，閉合開關，移動滑片P到某一位置時，電壓表示數（如圖2所示）為

 

V；為了測出小燈泡的額定功率，他應繼續移動滑片P向

 

（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表的示數為

 

V，然后再讀出電流表的示數，從而求出額定功率．
（4）小明重新移動滑動變阻器多次測量通過小燈泡的電流和小燈泡兩端的電壓，畫出了通過小燈泡的電流隨兩端電壓變化的圖象，如圖3所示，則小燈泡的額定功率是

 

W，此時燈泡的電阻為

 

Ω．
（5）完成上述實驗后，小明想用原電路測量一段電阻絲R₁的阻值（約10Ω），他用電阻絲替換了小燈泡，閉合開關，發現電壓表已損壞，將其拆除，不改變其他電路元件的連接方式也能完成實驗．請你幫助小明完成實驗．已知滑動變阻器最大阻值為R₀，電源電壓恒定不變．（寫出實際操作和電阻R₁最后表達式）
實驗操作步驟

 

．表達式R₁

 

．

Answer 1

分析：（1）測量小燈泡額定功率的實驗原理：P=UI；
（2）根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，從而確定連接錯誤的導線；
（3）根據電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數，然后與燈泡的額定電壓進行比較，從而確定滑片移動的方向；
（4）由圖3找出燈泡額定電壓對應的電流，由P=UI求出燈泡的額定功率；由R=

U

I

求出此時燈泡的電阻；
（5）已知滑動變阻器的最大阻值，滑動變阻器和被測電阻串聯，讓滑動變阻器全部接入和不接入，來改變電路的電阻，完成電流表的兩次測量，利用兩次電路的電源電壓相等，列出等式解出R_x．

解答：解：（1）測量小燈泡額定功率的實驗原理：P=UI；
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程應選0～3V，故將連接15V接線柱的導線改接3V接線柱；如圖所示：

（3）根據圖2可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為1.5V，小于燈泡的額定電壓；為了測出小燈泡的額定功率，應減小滑動變阻器兩端電壓，故減小滑動變阻器接入電路的阻值，即將滑片P向右端移動，使電壓表的示數為2.5V，然后再讀出電流表的示數，從而求出額定功率．
（4）由圖3可知，當燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.25A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
∵I=

U

R

∴燈泡的電阻：R=

U

I

=

2.5V

0.25A

=10Ω．
（5）實驗步驟：①閉合開關，使滑動變阻器連入電路的阻值為零，記下電流表的示數I₁；
②將滑動變阻器連入電阻的阻值最大，記下電流表的示數為I₂；
表達式：R₁=

I2

I1-I2

R₀．
故答案為：（1）P=UI；（3）1.5；右；2.5；（4）0.625；10；（5）①閉合開關，使滑動變阻器連入電路的阻值為零，記下電流表的示數I₁；②將滑動變阻器連入電阻的阻值最大，記下電流表的示數為I₂；

I2

I1-I2

R₀．

點評：（1）本題考查了測燈泡功率的原理、電壓表與滑動變阻器的使用、電壓表與電流表的讀數、求燈泡功率及燈泡的電阻，本題解題的關鍵是由圖象求出燈泡的額定電壓對應的電流．
（2）常規測電阻是利用伏安法，在電壓表或電流表缺少時，當滑動變阻器最大電阻已知時，采用滑動變阻器和被測電阻串聯．滑動變阻器的阻值最大和最小時，完成兩次測量，根據U=IR，求出電源電壓，利用兩次過程的電源電壓相等，列出等式，解被測電阻R_x．