Question

9．圖1是“測量小燈泡功率”的實驗電路，小燈泡的額定電壓為2.5V，滑動變阻器上標(biāo)有“20Ω 2A”字樣，電源為學(xué)生電源．

（1）在連接電路時應(yīng)該將開關(guān)斷開．
（2）若實驗步驟正確，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，電流表、電壓表的示數(shù)如圖2甲、乙所示，則他所用的電源電壓為4.5 V．
（3）閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片P，觀察到小燈泡始終不亮，電流表沒有示數(shù)，電壓表有示數(shù)．若電路中只存在一處故障，則故障是A（填序號）
A小燈泡斷路    B小燈泡短路    C電流表短路
（4）排除故障后，繼續(xù)完成實驗．若要測量燈泡的額定功率，應(yīng)移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V，記下電流表的示數(shù)．
（5）根據(jù)實驗得到I-U圖象（圖3）信息，小燈泡的額定功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；
（2）根據(jù)閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻最大，根據(jù)電表的小量程讀數(shù)，由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)和歐姆定律求解；
（3）對每個選項分析，出現(xiàn)的現(xiàn)象與題意一致的即為答案；
（4）額定電壓下的功率為額定功率；
（5）由圖3中找出額定電壓下對應(yīng)的電流，根據(jù)P=UI求額定功率．

解答 解：（1）連接電路時，為保護(hù)電路元件，開關(guān)應(yīng)斷開；
（2）閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻最大，故此時R_變=20Ω，電流表小量程的分度值為0.02A，示數(shù)為
I=0.14A；電壓表分度值為0.1V，示數(shù)為1.7V，即燈的電壓為1.7V，電源電壓等于變阻器與燈兩端電壓之和，即U=U_燈+U_變=U_燈+IR_變=1.7V+0.14A×20Ω=4.5V；
（3）根據(jù)題目條件只有一處故障：
A、小燈泡斷路，燈不亮度，則電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內(nèi)阻很大，所以電流表示數(shù)幾乎為0，沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，符合題意，A選項正確；
B、小燈泡短路，電壓表示數(shù)為0，不符合題意，B選項錯誤；
C、電流表短路，則電流表無示數(shù)，移動滑片，燈的亮度是變化的且電壓表示數(shù)是變化的，不符合題意，C選項錯誤．故選A；
（4）因額定電壓下的功率為額定功率，要測量燈泡的額定功率，應(yīng)移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V，記下電流表的示數(shù)；
（5）由圖3知，額定電壓下的電流為0.2A，燈的額定電功率P=I=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）斷開；
（2）4.5；
（3）A； 
（4）2.5； 
（5）0.5．

點(diǎn)評 本題測量小燈泡功率，考查電路連接的注意事項、歐姆定律的應(yīng)用串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)、常見故障的分析、實驗操作過程、電功率的計算．挖掘隱含在題中的條件是求電源電壓的關(guān)鍵．