Question

測量“小燈泡的電功率”．小燈泡的額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間．所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為6V）、開關各一個，滑動變阻器 （“5Ω 2A”、“20Ω  1A”）兩個，導線若干
（1）如圖1是小明沒有連接完的實物電路，請你用筆畫線代替導線將實物圖補充完整．

（2）小明選用的滑動變阻器的規格為______．
（3）閉合開關，移動滑片，當電流表的示數為0.3A時，電壓表的示數如圖2所示，讀數為______V，小燈泡的額定功率為______W．
（4）小紅沒用電壓表，但多用了一個開關，其它器材與小明的相同，也測出了小燈泡的額定功率．請在虛線框內畫出她設計的電路圖，并寫出實驗步驟及測定額定功率的表達式．實驗步驟：
表達式：P_額=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖可知，電壓表連線不完整，根據題意確定電壓表量程，電壓表應與燈泡并聯．
（2）求出燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值，根據該阻值選擇滑動變阻器的規格．
（3）由圖2確定電壓表量程與分度值，讀出電壓表示數，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的功率．
（4）燈泡與滑動變阻器串聯，用電流表測流過電路的電流，由串聯電路特點及歐姆定律求出流過燈泡電流為燈泡額定電流時，燈泡兩端電壓，然后由P=UI求出燈泡額定功率．
解答：解：（1）由圖2可知，電壓表量程是0～15V，電壓表與燈泡并聯，電路圖如圖1所示．
故答案為：電路圖如圖1所示．
（2）電路電流為燈泡額定電流0.3A時，由U=IR可知，燈泡兩端電壓約為3V～4.5V，
此時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_燈，滑動變阻器兩端電壓約為1.5V～3V，
由R=可知，此時滑動變阻器接入電路的阻值約為5Ω～10Ω，則滑動變阻器應選擇“20Ω  1A”；
故答案為：“20Ω  1A”．
（3）由圖2知，電壓表量程是0～15V，分度值是0.5V，電壓表示數是4V，
燈泡額定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W；
故答案為：4；1.2．
（4）（一）電路圖：電路圖如圖2所示；
（二）實驗步驟：①按電路圖2連接實物電路圖；
②閉合開關S₁、斷開S₂，移動滑動變阻器滑片，使電流表示數為0.3A；
③滑片位置不動，閉合開關S₁、S₂，讀出電流表示數I；
④求燈泡額定功率．
（三）燈泡額定功率：
1、滑動變阻器接入電路的阻值R_滑==；
2、滑動變阻器兩端的電壓U_滑=0.3A×R_滑=0.3A×=V；
3、燈泡兩端電壓U_燈=U-U_滑=6V-V；
4、燈泡額定功率P=I_燈U_燈=0.3A×（6-）V=（1.8-）W；
故答案為：電路圖如圖2所示；實驗步驟如上；（1.8-）W．
點評：本題考查了連接電路圖、實驗器材的選擇、電壓表讀數、求燈泡功率、實驗電路圖及實驗步驟的設計等問題，最后一問設計實驗電路、實驗步驟難度較大，是本題的難點．