Question

20．小亮同學(xué)做測(cè)定“小燈泡的額定電功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)所用器材有電壓為6V的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡（小燈泡的額定功率小于1W）、滑動(dòng)變阻器（50Ω1A）、以及符合實(shí)驗(yàn)要求的電表、開關(guān)和導(dǎo)線．如圖（甲）是小亮同學(xué)沒有連接完整的電路．

（1）本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是P=UI．
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖（甲）所示的電路連接完整．
（3）小亮同學(xué)連好電路后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障可能是小燈泡斷路（寫出一種即可）．
（4）小亮同學(xué)排除故障后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，同時(shí)，眼睛應(yīng)注視B．
A．小燈泡亮度     B．電壓表示數(shù)    C．電流表示數(shù)     D．滑動(dòng)變阻器滑片
（5）小亮同學(xué)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某處時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率是，應(yīng)將滑片P向B端移動(dòng)（選填“A”或“B“）．當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖（乙）所示，則小燈泡的額定功率是0.5W，此時(shí)小燈泡的電阻是12.5Ω．該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還有改變小燈泡兩端的電壓的作用．
（6）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關(guān)系，他將小燈泡換成多個(gè)定值電阻R，保持電示數(shù)始終為如圖（丙）所示，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）測(cè)定電功率的原理是：P=UI；
（2）本實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)與燈泡串聯(lián)，由燈泡規(guī)格計(jì)算燈泡正常發(fā)光電流，由此選擇電流表量程；
（3）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連；
（4）小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時(shí)，小燈泡才會(huì)正常發(fā)光時(shí)，燈泡的實(shí)際功率等于額定功率；
（5）閉合開關(guān)時(shí)，燈泡兩端電壓低于額定電壓，所以要提高燈泡兩端的電壓，需要減小電路電阻，減小滑動(dòng)變阻器的電阻；根據(jù)電路圖確定滑片的移動(dòng)方向；
根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)，然后根據(jù)燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，即由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率，由歐姆定律計(jì)算燈泡電阻；
（6）先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)；然后根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關(guān)系，并結(jié)合滑動(dòng)變阻器的最大阻值解答．

解答 解：
（1）本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是：P=UI；
（2）測(cè)定小燈泡的額定電功率實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)與燈泡串聯(lián)，由P=UI可知，燈泡正常發(fā)光發(fā)電流約為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程，如圖所示：
；
（3）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連；因此電路故障為燈泡斷路；
（4）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，眼睛應(yīng)注視電壓表的示數(shù)．使燈泡兩端電壓等于燈泡額定電壓為止，故選B；
（5）閉合開關(guān)時(shí)，燈泡兩端電壓2.2V，要使燈泡正常發(fā)光，所以要將提高燈泡兩端的電壓到2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，需要減小電路電阻，即應(yīng)將滑片P向B端移動(dòng)；
由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A，則燈泡的額定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
此時(shí)燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
由上面分析可知，實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還能調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓；
（6）根據(jù)實(shí)物圖和圖丙可知，電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
在探究電流跟電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，保持電阻兩端的電壓為2V不變，當(dāng)變阻器連入阻值最大時(shí)：
I_定值=I_{滑動(dòng)}=$\frac{U-{U}_{R}}{{R}_{滑}}$=$\frac{6V-2.5V}{50Ω}$=0.08A，
此時(shí)接入電路的定值電阻阻值最大，
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{定值}}$=$\frac{2V}{0.08A}$=25Ω．
故答案為：（1）P=UI；（2）見上圖；（3）小燈泡斷路；（4）B；（5）B；0.5；12.5； 改變小燈泡兩端的電壓；（6）25．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了伏安法測(cè)小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)驗(yàn)電路圖畫法、電表讀數(shù)、功率計(jì)算公式的應(yīng)用等內(nèi)容，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，但都屬于基礎(chǔ)題；有關(guān)電路故障的分析是常考查的內(nèi)容，也是難點(diǎn)，關(guān)鍵是分清斷路和短路的特點(diǎn)．