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4. (1)小明用如图所示电路测量额定电压为 2.5 V 小灯泡的额定功率,其额定电流约为 0.3 A,电源电压约为 3 V,电阻箱$R_{1}$和$R_{2}$的规格是“0~999.9 Ω”.
①实验步骤如下:
第 1 步:闭合开关 S、$S_{1}$,断开$S_{2}$,先调节电阻箱$R_{1}$阻值为 12.5 Ω,再调节电阻箱$R_{2}$直至电流表示数$I_{1}=$
第 2 步:保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变,断开$S_{1}$,闭合$S_{2}$,读出电流表的示数为$I_{2}$;
②小灯泡的额定功率$P_{额}=$
③若第 1 步中,调节电阻箱$R_{2}$时$I_{1}$偏大,其他操作正确,则灯泡额定功率测量值比真实值偏
(2)小华对如图所示电路及操作进行了下列调整,其中仍能完成测量的是
A.第 1 步中调节电阻箱$R_{1}$阻值为 5 Ω
B.第 1 步中调节电阻箱$R_{1}$阻值为 500 Ω
C.用适当规格的滑动变阻器替换$R_{2}$
D.在实验操作时,先闭合的开关是$S_{1}$、$S_{2}$
①实验步骤如下:
第 1 步:闭合开关 S、$S_{1}$,断开$S_{2}$,先调节电阻箱$R_{1}$阻值为 12.5 Ω,再调节电阻箱$R_{2}$直至电流表示数$I_{1}=$
0.2
A 时,小灯泡正常发光;第 2 步:保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变,断开$S_{1}$,闭合$S_{2}$,读出电流表的示数为$I_{2}$;
②小灯泡的额定功率$P_{额}=$
$U_{额}(I_{2}-I_{1})$
(用$U_{额}$、$I_{1}$、$I_{2}$表示);③若第 1 步中,调节电阻箱$R_{2}$时$I_{1}$偏大,其他操作正确,则灯泡额定功率测量值比真实值偏
大
(填“大”或“小”).(2)小华对如图所示电路及操作进行了下列调整,其中仍能完成测量的是
C
.A.第 1 步中调节电阻箱$R_{1}$阻值为 5 Ω
B.第 1 步中调节电阻箱$R_{1}$阻值为 500 Ω
C.用适当规格的滑动变阻器替换$R_{2}$
D.在实验操作时,先闭合的开关是$S_{1}$、$S_{2}$
答案
4.(1)①0.2 ②$U_{额}(I_{2}-I_{1})$ ③大 (2)C
解析:(1)①闭合开关S、$S_{1}$，断开$S_{2}$，灯L与$R_{1}$并联后和$R_{2}$串联，电流表测流过$R_{1}$的电流，灯L正常发光，说明灯L两端的电压等于额定电压为2.5V，因为灯L与$R_{1}$并联，所以$R_{1}$两端的电压为$U_{1}=U_{L}=U_{额}=2.5V$，则流过$R_{1}$的电流为$I_{1}=\frac{U_{1}}{R_{1}}=\frac{2.5V}{12.5Ω}=0.2A$，故电流表的示数为0.2A。
②保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变，断开$S_{1}$，闭合$S_{2}$，灯L与$R_{1}$仍并联，电流表测干路电流，因保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变，电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光，根据并联电路的电流规律可得，灯泡正常发光时的电流为$I_{额}=I_{2}-I_{1}$，则灯泡L的额定功率为$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}(I_{2}-I_{1})$。
③若第1步中，其他操作正确，调节电阻箱$R_{2}$时$I_{1}$偏大，说明$R_{1}$所在支路的电压偏大，因为L与$R_{1}$并联，则L两端的电压偏大；则最终测得的灯泡的额定功率偏大。
(2)A.闭合开关S、$S_{1}$，断开$S_{2}$，灯泡正常发光，说明灯两端的电压等于额定电压为2.5V，因为灯L与$R_{1}$并联，所以$R_{1}$两端的电压为$U_{1}=U_{L}=U_{额}=2.5V$，若调节电阻箱$R_{1}$阻值为5Ω，为了使灯泡正常发光，则流过$R_{1}$的电流为$I_{1}'=\frac{U_{1}}{R_{1}'}=\frac{2.5V}{5Ω}=0.5A$，断开$S_{1}$，闭合$S_{2}$，灯L与$R_{1}$仍并联，电流表测干路电流，因保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变，电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，此时电流表测干路电流，由题可知小灯泡正常发光时，额定电流约为0.3A，则干路电流约为$I_{干路}=I_{1}'+I_{额}=0.5A+0.3A = 0.8A$，则$I_{干路}$大于电流表的量程，故A不符合题意；
B.同理，若调节电阻箱$R_{1}$阻值为500Ω，在第1步中，流过$R_{1}$的电流为$I_{1}''=\frac{U}{R_{1}''}=\frac{2.5V}{500Ω}=0.005A$，则$I_{1}''$小于电流表的分度值，故电流表不能测出此电流的大小，故B不符合题意；
C.用适当规格的滑动变阻器替换$R_{2}$，第1步：闭合开关S、$S_{1}$，断开$S_{2}$，调节$R_{1}$为12.5Ω，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为$I_{1}=0.2A$，则此时灯泡正常发光；第2步：保持电阻箱$R_{1}$、滑动变阻器接入电路中的阻值不变，断开$S_{1}$，闭合$S_{2}$，读出电流表的示数为$I_{2}$，则可测出灯泡正常发光时的电流：$I_{额}=I_{2}-I_{1}$，则灯泡的额定功率为$P_{额}'=U_{额}(I_{2}-I_{1})$，可以完成实验，故C符合题意；
D.在实验操作时，先闭合的开关是S、$S_{2}$，断开S，整个电路断路；若三个开关都闭合，电流表被短路，测不出电路中的电流，故D不符合题意。故选C。
解析:(1)①闭合开关S、$S_{1}$，断开$S_{2}$，灯L与$R_{1}$并联后和$R_{2}$串联，电流表测流过$R_{1}$的电流，灯L正常发光，说明灯L两端的电压等于额定电压为2.5V，因为灯L与$R_{1}$并联，所以$R_{1}$两端的电压为$U_{1}=U_{L}=U_{额}=2.5V$，则流过$R_{1}$的电流为$I_{1}=\frac{U_{1}}{R_{1}}=\frac{2.5V}{12.5Ω}=0.2A$，故电流表的示数为0.2A。
②保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变，断开$S_{1}$，闭合$S_{2}$，灯L与$R_{1}$仍并联，电流表测干路电流，因保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变，电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光，根据并联电路的电流规律可得，灯泡正常发光时的电流为$I_{额}=I_{2}-I_{1}$，则灯泡L的额定功率为$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}(I_{2}-I_{1})$。
③若第1步中，其他操作正确，调节电阻箱$R_{2}$时$I_{1}$偏大，说明$R_{1}$所在支路的电压偏大，因为L与$R_{1}$并联，则L两端的电压偏大；则最终测得的灯泡的额定功率偏大。
(2)A.闭合开关S、$S_{1}$，断开$S_{2}$，灯泡正常发光，说明灯两端的电压等于额定电压为2.5V，因为灯L与$R_{1}$并联，所以$R_{1}$两端的电压为$U_{1}=U_{L}=U_{额}=2.5V$，若调节电阻箱$R_{1}$阻值为5Ω，为了使灯泡正常发光，则流过$R_{1}$的电流为$I_{1}'=\frac{U_{1}}{R_{1}'}=\frac{2.5V}{5Ω}=0.5A$，断开$S_{1}$，闭合$S_{2}$，灯L与$R_{1}$仍并联，电流表测干路电流，因保持电阻箱$R_{1}$、$R_{2}$阻值不变，电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，此时电流表测干路电流，由题可知小灯泡正常发光时，额定电流约为0.3A，则干路电流约为$I_{干路}=I_{1}'+I_{额}=0.5A+0.3A = 0.8A$，则$I_{干路}$大于电流表的量程，故A不符合题意；
B.同理，若调节电阻箱$R_{1}$阻值为500Ω，在第1步中，流过$R_{1}$的电流为$I_{1}''=\frac{U}{R_{1}''}=\frac{2.5V}{500Ω}=0.005A$，则$I_{1}''$小于电流表的分度值，故电流表不能测出此电流的大小，故B不符合题意；
C.用适当规格的滑动变阻器替换$R_{2}$，第1步：闭合开关S、$S_{1}$，断开$S_{2}$，调节$R_{1}$为12.5Ω，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为$I_{1}=0.2A$，则此时灯泡正常发光；第2步：保持电阻箱$R_{1}$、滑动变阻器接入电路中的阻值不变，断开$S_{1}$，闭合$S_{2}$，读出电流表的示数为$I_{2}$，则可测出灯泡正常发光时的电流：$I_{额}=I_{2}-I_{1}$，则灯泡的额定功率为$P_{额}'=U_{额}(I_{2}-I_{1})$，可以完成实验，故C符合题意；
D.在实验操作时，先闭合的开关是S、$S_{2}$，断开S，整个电路断路；若三个开关都闭合，电流表被短路，测不出电路中的电流，故D不符合题意。故选C。
5. 在“测量小灯泡功率”的实验中,小灯泡的铭牌上仅能看清“0.3 A”字样,现用电压未知的电池组、电压表或电流表、滑动变阻器、电阻箱、单刀双掷开关、导线等,来测量灯泡额定功率,以下设计的方案中不可行的是(
A
)答案
5.A
