Question

6．小珠同學(xué)用標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡做“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室提供了四節(jié)干電池．滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“30Ω  0.5A”的字樣．電壓表量程有“0〜3V”、“0〜15V”，電流表量程有“0〜0.6A”、“0〜3A”．

（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線．將圖1中的實(shí)物電路連接完整．要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)．燈的亮度變亮，連線不得交叉．
（2）小珠同學(xué)連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈不亮，電流表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，而電壓表示數(shù)為零．其故障原因可能是小燈泡短路．排除故障后．小燈泡發(fā)光，但如何使小燈泡正常發(fā)光呢？你的措施是：移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于2.5V．
（3）小珠根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)描繪出如圖2所示的I-U圖象，若把這樣的三只燈泡串聯(lián)起來(lái)，接在4.5V的電源兩端，此時(shí)每只燈泡的實(shí)際功率為0.45W．
（4）愛(ài)探究的小珠用另一只電流表A₂和一個(gè)5Ω的定值電阻R．連接了如圖3所示的電路，同樣測(cè)出了小燈泡的額定功率．具體操作是：閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片．使電流表A₂的示數(shù)為0.5A，小燈泡正常發(fā)光．此時(shí)電流表A₁的示數(shù)如圖4所示，則小燈泡的額定功率為1W．

Answer 1

分析 （1）將變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向右移動(dòng)，燈泡變亮，則電阻應(yīng)變小，電流表與燈泡串聯(lián)；
（2）常見(jiàn)的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．燈泡在額定電壓下能正常發(fā)光，要使燈泡正常發(fā)光，可以調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使燈泡兩端電壓即電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓，燈泡可正常發(fā)光；
（3）把三只相同的燈泡串聯(lián)接在4.5V的電源上，三燈泡的電阻相同分得的電壓相等，根據(jù)圖象讀出通過(guò)燈泡的電流，利用歐姆定律求出每只燈泡的電阻，利用P=UI求出實(shí)際功率．
（4）電流表A₂與定值電阻串聯(lián)，相當(dāng)于電壓表，使并聯(lián)電路電壓等于燈泡額定電壓2.5V時(shí)燈泡可以正常發(fā)光，由歐姆定律可以求出電流表A₂的示數(shù)；確定電流表A₁的量程與最小分度值，讀出電流表A₁的示數(shù)，然后由并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出流過(guò)待測(cè)電阻的電流，然后由歐姆定律求出燈泡的功率．

解答 解：（1）將變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向右移動(dòng)，燈泡變亮，則電阻應(yīng)變小，所以變阻器下面應(yīng)連接右邊的B接線柱，如圖所示：

（2）如果小燈泡或滑動(dòng)變阻器斷路，整個(gè)電路斷路，電流表示數(shù)為零；
如果小燈泡短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，與燈泡并聯(lián)的電壓表示數(shù)為零，與題目的電路故障現(xiàn)象符合；
要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓2.5V；
（3）把三只相同的燈泡串聯(lián)接在4.5V的電源上，三燈泡的電阻相等，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$的變形式U=IR可知，三燈泡兩端的電壓相等，即U_L=$\frac{U}{3}$=$\frac{4.5V}{3}$=1.5V，
由圖象可知，電路中的電流I=0.3A，
則每只燈泡的功率：
P_L=U_LI=1.5V×0.3A=0.45W．
（4）由電路圖知：定值電阻與燈泡并聯(lián)，它們兩端的電壓相等，當(dāng)并聯(lián)電壓等于燈泡的額定電壓${U}_{L}^{′}$=2.5V時(shí)，
燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表A₂的示數(shù)I₂=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A；由圖2知，電流表A₁的量程是3A，
由圖3知電流表的最小分度值是0.1A，電流表讀數(shù)I₁=0.9A，流過(guò)燈泡的電流I_L=I₁-I₂=0.9A-0.5A=0.4A，
燈泡的額定功率P=${U}_{L}^{′}$I_L=2.5V×0.4A=1W；
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）小燈泡短路；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于2.5V；（3）0.45；（4）0.5；1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了畫(huà)實(shí)驗(yàn)電路圖、分析怎樣使燈泡正常發(fā)光、串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象讀出電壓對(duì)應(yīng)的電流值．