小华同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。（1）如图甲所示为连接电路的实物图，其中忘画了一根导线，请你用笔画线代替导线将电路连接完整（要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大）。（2）正确连接电路后，用开

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21392. （2020•高新一中•三模）小华同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。
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（1）如图甲所示为连接电路的实物图，其中忘画了一根导线，请你用笔画线代替导线将电路连接完整（要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大）。
（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电压表指针不偏转，而电流表指针明显偏转。故障原因可能是       （选填“小灯泡短路”或“小灯泡断路”）。
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器到某一位置，电压表示数如图乙所示为       V，为了测量灯泡额定功率，应向       （选填“左”或“右”）端移动滑片，最后小华根据测量数据绘制了灯泡的I-U图像，如图丙所示，则灯泡的额定电功率为       W，进一步分析灯泡的I-U图像为曲线，表明小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而       。
（4）完成实验后，小华提出不用电流表，也能测出另一个额定电流为Ⅰ_额的小灯泡的额定功率，设计的电路图如图丁所示。请你将下列实验步骤补充完整，并计算出小灯泡的额定功率（电源电压恒为U，定值电阻的阻值为R₀）。
①闭合开关S，S₁连接触点“2”时，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为       时，小灯泡正常发光；（用已知量和所测物理量符号表示）
②保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合开关S，使开关S₁连接触点“1”，这时电压表的示数为U₁；小灯泡额定功率的表达式为P_额=       （用已知量和所测物理量符号表示）。

时间:2021-10-20 难度:4

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[考点]

[答案]

（1）见上图；（2）小灯泡短路；（3）2.2；左；0.5；增大；（4）①I_额R₀；②（U-U₁）I_额。

[解析]

解：（1）测量小灯泡电阻的实验中滑动变阻器应“一上一下”串联入电路中，滑片P向左移动时电流表的示数变大，说明变阻器电阻变小，故应将左接线柱接入电路中，如图所示：
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；
（2）电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明与电压表并联部分被短路，即小灯泡短路；
（3）图乙电压表的量程为0-3V，示数为2.2V，灯在额定电压下正常发光，示数为2.2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左端移动，直到电压表示数为额定电压，当电压表的读数是2.5V时，记下此时电流表的示数；
根据绘制的小灯泡的I-U图像知，灯在额定电压下的电流为0.2A，小灯泡的额定功率为：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由图知小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（4）①开关S闭合，开关S₁连接触点“2”时，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为I_额R₀时，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接“1”，读出电压表示数U₁；
因电阻的连接没有改变，各用电器的电阻、电压没有改变，灯仍正常发光，由串联电路电压的规律，
此时小灯泡两端的电压为：U_额=U-U₁，
则小灯泡额定功率：P_额=U_额I_额=（U-U₁）I_额。
故答案为：（1）见上图；（2）小灯泡短路；（3）2.2；左；0.5；增大；（4）①I_额R₀；②（U-U₁）I_额。

[点评]

本题是测定小灯泡电功率的实验，考查了电路连接、故障分析、操作过程、功率计算及特殊的方法测量小灯泡的电功率。

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