Question

19．在測定“小燈泡電功率”的實驗中，小明所在的實驗小組用的電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．他們所設(shè)計的實驗電路如圖1所示．

（1）在連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，電流表的量程應(yīng)選0～0.6A．
（2）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，按照電路圖1將實物電路補充完整．（導(dǎo)線不能交叉）
（3）閉合開關(guān)前，圖1中滑動變阻器的滑片P應(yīng)位于B（選填“A”或“B”）端．
（4）電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，則故障可能是燈泡斷路．
（5）小剛同學(xué)閉合開關(guān)，移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)（如圖2所示）為2.5V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖1中滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（6）小麗同學(xué)移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖所示的圖3中，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（7）如圖所示電路中（R阻值已知），無電壓表也能測出該燈泡額定功率的是C．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開；根據(jù)燈泡額定電壓與燈泡電阻求出燈泡正常發(fā)光時的電流，據(jù)此判斷電流表的量程；
（2）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表量程，滑動變阻器、燈泡、電流表、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（3）為保護電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動變阻器的最大阻值；
（4）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路故障；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連；
（5）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)；根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓間的關(guān)系及滑動變阻器的接法判斷滑片的移動方向；
（6）由圖3找出燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，然后由公式P=UI求出燈泡的額定功率；
（7）伏安法測電阻的原理是歐姆定律，已知小燈泡的額定電壓，則需要測出燈泡正常發(fā)生時通過的電流，分析各電路圖，看所給電路能不能測出燈泡正常發(fā)光時的電流，然后判斷是否能測出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）在連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
燈泡正常發(fā)光時的電流約：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，因此電流表應(yīng)選0～0.6A量程；
（2）燈泡額定電壓是2.5V，則電壓表選0～3V量程；將滑動變阻器、燈泡、電流表、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示；
 
（3）為保護電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)在阻值最大處，故將滑片放在B端；
（4）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路故障；電壓表示數(shù)接近電源電壓，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；
（5）由圖2知：電壓表量程是0～3V，分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是2V；
由于電壓表示數(shù)小于燈泡額定電壓，要測小燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓，應(yīng)使滑動變阻器接入電路的阻值減小，故將滑片向A端移動，直到電壓表示數(shù)為2.5V為止；
（6）由圖3中的I-U圖象知：燈泡額定電壓U=2.5V時，對應(yīng)的電流I=0.2A，則燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（7）根據(jù)已知電阻和燈泡的額定電壓計算出燈泡正常發(fā)光時通過R的電流；
ABD、無論三個開關(guān)如何組合，都無法確定燈泡是否正常發(fā)光，故ABD不能測量出燈泡的額定功率；
C、當(dāng)總開關(guān)與電流表上方開關(guān)閉合時，燈泡和R并聯(lián)，電流表測量通過R的電流，移動滑片使得電流表的示數(shù)I_R=$\frac{{U}_{額}}{R}$；
當(dāng)總開關(guān)與電流表左側(cè)開關(guān)閉合時，燈泡和R并聯(lián)，電流表測量干路電流I，則通過燈的電流I_L=I-I_R，則R_L=$\frac{{U}_{額}}{I-{I}_{R}}$，根據(jù)P=I²R即可求出燈泡的額定功率，故C可以測量燈泡正常發(fā)光時的電阻，故選C．
故答案為：（1）斷開；0.6；（3）B；（4）燈泡斷路；（5）2；A；（6）0.5；（7）C．

點評 此題是測定“小燈泡電功率”的實驗，考查了電流表、電壓表、滑動變阻器的連接，電流表量程的選擇及電壓表的讀數(shù)，同時考查了圖象的分析、電功率的計算以及分析電路圖判斷能不能測出燈泡正常發(fā)光時的電流是解題的關(guān)鍵；分析開關(guān)閉合與斷開時電路的連接情況，綜合性較強，難度較大．考查得很全面．