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14.【实验名称】测量小灯泡的电功率。
【实验器材】额定电压为2.5 V的小灯泡(电阻约为10 Ω),电压为6 V的电源,电流表,电压表,滑动变阻器(50 Ω 0.5 A),开关,导线若干。
【实验步骤】
(1)用笔画线代替导线将图11甲中的电路连接完整。(要求:滑动变阻器连入电路时阻值最大)
(2)连接电路时开关应。小明同学检查电路无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,但电流表和电压表均有较小的示数,接下来他应该。
应该。
(3)小明同学实验中得到的部分实验数据如下表所示,则小灯泡的额定功率为W。当小灯泡两端电压为1.5 V时,小灯泡的亮度(选填“正常”“较暗”或“较亮”)。
【拓展】好学的小明同学又向老师要了一个R=20 Ω的定值电阻,用来替换电路中的电流表。替换后电路如图11乙所示,并设计下列方案测量小灯泡的额定功率。
(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数等于小灯泡的额定电压。
(2)保持滑片位置不变。电压表所接的b接点不动,只断开a接点,改接到c接点上,测定值电阻R两端的电压$U_0$。
(3)计算小灯泡的额定功率。仔细分析发现此方案无法测出小灯泡的额定功率,其原因是①,②。
【实验器材】额定电压为2.5 V的小灯泡(电阻约为10 Ω),电压为6 V的电源,电流表,电压表,滑动变阻器(50 Ω 0.5 A),开关,导线若干。
【实验步骤】
(1)用笔画线代替导线将图11甲中的电路连接完整。(要求:滑动变阻器连入电路时阻值最大)
(2)连接电路时开关应。小明同学检查电路无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,但电流表和电压表均有较小的示数,接下来他应该。
应该。
(3)小明同学实验中得到的部分实验数据如下表所示,则小灯泡的额定功率为W。当小灯泡两端电压为1.5 V时,小灯泡的亮度(选填“正常”“较暗”或“较亮”)。
【拓展】好学的小明同学又向老师要了一个R=20 Ω的定值电阻,用来替换电路中的电流表。替换后电路如图11乙所示,并设计下列方案测量小灯泡的额定功率。
(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数等于小灯泡的额定电压。
(2)保持滑片位置不变。电压表所接的b接点不动,只断开a接点,改接到c接点上,测定值电阻R两端的电压$U_0$。
(3)计算小灯泡的额定功率。仔细分析发现此方案无法测出小灯泡的额定功率,其原因是①,②。
答案
解：
(1) 连接方式：电流表选择0~0.6A量程，将电流表的“0.6”接线柱与小灯泡右接线柱相连；将滑动变阻器的左下接线柱A与小灯泡右接线柱相连，此时滑动变阻器接入电路的电阻丝最长，阻值最大。
(2) 断开；移动滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，观察小灯泡是否发光。
(3) 小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ \mathrm{V} × 0.30\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；较暗。
【拓展】
① 小灯泡正常发光时，额定电流约为0.3A，20Ω的定值电阻两端电压$U=IR=0.3\ \mathrm{A} × 20\ \Omega=6\ \mathrm{V}$，电源电压仅为6V，小灯泡两端电压无法达到2.5V的额定电压，不能正常发光。
② 电压表正负接线柱反接，无法正确测量定值电阻两端的电压。
(1) 连接方式：电流表选择0~0.6A量程，将电流表的“0.6”接线柱与小灯泡右接线柱相连；将滑动变阻器的左下接线柱A与小灯泡右接线柱相连，此时滑动变阻器接入电路的电阻丝最长，阻值最大。
(2) 断开；移动滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，观察小灯泡是否发光。
(3) 小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ \mathrm{V} × 0.30\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；较暗。
【拓展】
① 小灯泡正常发光时，额定电流约为0.3A，20Ω的定值电阻两端电压$U=IR=0.3\ \mathrm{A} × 20\ \Omega=6\ \mathrm{V}$，电源电压仅为6V，小灯泡两端电压无法达到2.5V的额定电压，不能正常发光。
② 电压表正负接线柱反接，无法正确测量定值电阻两端的电压。
解析
【分析】
本题围绕测量小灯泡电功率的实验展开，需掌握电路连接规则、实验操作注意事项、故障分析、额定功率计算及实验方案评估。解题思路：(1)连接电路时，电流表量程根据小灯泡额定电流估算，滑动变阻器需按“一上一下”接线且阻值最大；(2)连接电路时开关需断开，电表有小示数但灯不亮是滑动变阻器阻值过大，需调整滑片；(3)额定功率用额定电压乘额定电流，电压低于额定电压时灯较暗；拓展部分需分析定值电阻分压和电压表接线柱的问题。
【解析】
(1) 电流表量程：小灯泡额定电流约$I=\frac{U_{额}}{R}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$，选0~0.6A量程，将电流表“0.6”接线柱与小灯泡右接线柱相连；滑动变阻器要阻值最大，需接左下接线柱，即滑动变阻器左下接线柱与小灯泡右接线柱相连。
(2) 连接电路时开关应断开；闭合开关后电流表、电压表有小示数，说明电路通路但电流小，是滑动变阻器接入阻值过大，应移动滑片减小滑动变阻器接入阻值，观察小灯泡是否发光。
(3) 小灯泡额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ \mathrm{V}×0.30\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；当小灯泡两端电压为1.5V时，低于额定电压，亮度较暗。
【拓展】① 小灯泡正常发光时电流约0.3A，定值电阻$R=20\ \Omega$，其两端电压$U_0=IR=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}$，电源电压仅6V，小灯泡两端电压为0，无法达到额定电压2.5V；② 电压表b接点不动，a接点改接c时，电压表正负接线柱反接，无法正确测量定值电阻两端电压。
【答案】
(1) 电流表选0~0.6A量程，“0.6”接线柱接小灯泡右接线柱；滑动变阻器左下接线柱接小灯泡右接线柱；(2) 断开；移动滑动变阻器的滑片，减小接入电路的阻值，观察小灯泡是否发光；(3) 0.75；较暗；【拓展】① 小灯泡正常发光时，定值电阻两端电压需6V，电源电压仅6V，小灯泡无法达到额定电压；② 电压表正负接线柱接反，无法正确测量电压。
【知识点】
测量小灯泡的电功率、滑动变阻器的使用、电功率的计算
【点评】
本题是电学实验基础题，全面考查测量小灯泡电功率实验的电路连接、操作规范、故障分析、额定功率计算及实验方案评估，需学生熟练掌握实验原理与操作要点。
【难度系数】
0.6
本题围绕测量小灯泡电功率的实验展开，需掌握电路连接规则、实验操作注意事项、故障分析、额定功率计算及实验方案评估。解题思路：(1)连接电路时，电流表量程根据小灯泡额定电流估算，滑动变阻器需按“一上一下”接线且阻值最大；(2)连接电路时开关需断开，电表有小示数但灯不亮是滑动变阻器阻值过大，需调整滑片；(3)额定功率用额定电压乘额定电流，电压低于额定电压时灯较暗；拓展部分需分析定值电阻分压和电压表接线柱的问题。
【解析】
(1) 电流表量程：小灯泡额定电流约$I=\frac{U_{额}}{R}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$，选0~0.6A量程，将电流表“0.6”接线柱与小灯泡右接线柱相连；滑动变阻器要阻值最大，需接左下接线柱，即滑动变阻器左下接线柱与小灯泡右接线柱相连。
(2) 连接电路时开关应断开；闭合开关后电流表、电压表有小示数，说明电路通路但电流小，是滑动变阻器接入阻值过大，应移动滑片减小滑动变阻器接入阻值，观察小灯泡是否发光。
(3) 小灯泡额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ \mathrm{V}×0.30\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；当小灯泡两端电压为1.5V时，低于额定电压，亮度较暗。
【拓展】① 小灯泡正常发光时电流约0.3A，定值电阻$R=20\ \Omega$，其两端电压$U_0=IR=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}$，电源电压仅6V，小灯泡两端电压为0，无法达到额定电压2.5V；② 电压表b接点不动，a接点改接c时，电压表正负接线柱反接，无法正确测量定值电阻两端电压。
【答案】
(1) 电流表选0~0.6A量程，“0.6”接线柱接小灯泡右接线柱；滑动变阻器左下接线柱接小灯泡右接线柱；(2) 断开；移动滑动变阻器的滑片，减小接入电路的阻值，观察小灯泡是否发光；(3) 0.75；较暗；【拓展】① 小灯泡正常发光时，定值电阻两端电压需6V，电源电压仅6V，小灯泡无法达到额定电压；② 电压表正负接线柱接反，无法正确测量电压。
【知识点】
测量小灯泡的电功率、滑动变阻器的使用、电功率的计算
【点评】
本题是电学实验基础题，全面考查测量小灯泡电功率实验的电路连接、操作规范、故障分析、额定功率计算及实验方案评估，需学生熟练掌握实验原理与操作要点。
【难度系数】
0.6
