Question

一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为10Ω．小明想测量它的额定功率．现有如下器材：电源（

一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为10Ω．小明想测量它的额定功率．现有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω 1A”和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器2个，导线若干．（1）小明设计了图甲所示电路，他应选用规格为______的滑动变阻器．（2）图乙是小明根据电路图连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．（3）移动滑片，获得多组对应的电压、电流值，绘出如图丙所示的I-U图象，则小灯泡的额定功率为______W，正常发光时的电阻为______Ω．当滑片向左移动时，小灯泡的电阻值将______（选填“增大”或“减小”）．（4）完成实验后，小明又利用其他器材对这只小灯泡的额定功率进行了测定．图丁是他设计的电路，请补充完整实验步骤并写出测定额定功率的表达式．实验步骤：①首先闭合S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；②断开S1，闭合S2，保持变阻器的滑片P不动，______；P额=______．

Answer 1

（1）小灯泡的额定电压是2.5V，正常工作时的电阻约为10Ω，则小泡正常发光时，通过小灯泡的电流约是I'=

UL

R′

=

2.5V

10Ω

=2.5A，
根据串联电路的电压特点可知，此时滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
∵I=

U

R

，
∴滑动变阻器接入电路的电阻R'=

U滑

I′

=

3.5V

0.25A

=14Ω＞10Ω，所以应选择“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）由图乙所示电路图可知，电压表串联在电路中，小灯泡与滑动变阻器并联，电压表应并联在灯泡两端，滑动变阻器与小灯泡串联，电路图如下图所示：

（3）由丙图象知当小灯泡两端的电压等于额定电压U_L=2.5V时，对应的电流I_L=0.2A，则小灯泡的额定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
小灯泡的电阻R_L=

UL

IL

=

2.5V

0.2A

=12.5Ω；
当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值阻值变小，根据串分压的知识可判断小灯泡两端的电压变大，由丙图得可知，小灯泡两端的电压越大，电阻

U

I

越大，则当滑片向左移动时，小灯泡的阻值增大；
（4）利用电阻箱可以等效替代小灯泡正常发光时的阻值：断开S₁，闭合S₂，保持变阻器的滑片P不动，调节电阻箱，使电压表的示数为2.5V，记下此时电阻箱的示数为R，此时电阻箱的阻值和小灯泡正常发光时的电阻大小相等；
小灯泡的额定功率P_额=U_额I_额=U_额

U额

R

=

(2.5V)2

R

．
故答案为：（1）“50Ω 0.5A”；（2）如上图所示；（3）0.5；12.5；增大；（4）调节电阻箱，使电压表的示数为2.5V，记下此时电阻箱的示数为R；

(2.5V)2

R

．