Question

9．小亮同學(xué)做測定“小燈泡額定功率”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）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖（甲）所示的電路連接完整．
（2）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)，則故障可能是燈泡斷路（寫出一種即可）．
（3）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，要測量小燈泡的額定功率，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．
（4）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，保持電壓表示數(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10Ω．
（5）若小亮在（4）實(shí)驗(yàn)中用到的電阻阻值分別為5Ω，10Ω，15Ω，20Ω，25Ω，并控制定值電阻兩端電壓為2.5V，使用滑動(dòng)變阻器的銘牌為“10Ω 1A”，那么小亮選擇的電源電壓只能在1.25V范圍內(nèi)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程；根據(jù)P=UI判斷燈泡額定電流的大約值，然后確定電流表的量程；并將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流表串聯(lián)在電路中；
（2）常見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．
（3）根據(jù)燈泡額定功率的大約值和額定電壓確定電流表的量程，再由電流表指針的位置，讀出電流表的示數(shù)，燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓和電流的規(guī)律，運(yùn)用公式I=UR可求電阻的最大阻值；
（5）滑動(dòng)變阻器與定值電阻串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)分得的最小電壓即為調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器控制R兩端的最小電壓，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電路中的最小電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器分得的最小電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出定值電阻兩端的電壓．

解答 解：（1））由于燈泡的額定電壓為2.5V，故電壓表的量程為0～3V；
由P=UI可知，燈泡額定電流的最大值：I=$\frac{P}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，故電流表量程為0～0.6A；
將電流表0.6A的接線柱與燈泡左接線柱相連，將電壓表的3V接線柱與燈泡右接線柱相連，如下圖所示：

（2）燈泡不亮，可能是燈泡斷路，或燈泡短路，或燈泡之外電路斷路造成的；
電流表無示數(shù)，說明電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連接相連，
電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，綜合分析可知，小燈泡斷路．
（3）電壓表的示數(shù)為2.2V，低于燈泡的額定電壓，要提高燈泡兩端的電壓，需要減小電路電阻，即應(yīng)將滑片P向B端移動(dòng)；
小燈泡的額定功率小于1W，因?yàn)镻=UI
所以燈泡的額定電流約為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，
故電流選擇的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，此時(shí)電流表示數(shù)是0.2A，
所以燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）根據(jù)題意可知，保持電壓表示數(shù)為2V不變，根據(jù)題目第（3）小題可知此時(shí)電路中的電流為0.2A，電阻阻值最大為R_大=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
（5）滑動(dòng)變阻器的最大阻值與R=10Ω串聯(lián)時(shí)，滑動(dòng)變阻器分得的電壓最小，
根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$和串聯(lián)電路的電阻關(guān)系R_串=R₁+R₂，電路中的電流：
I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{10Ω+10Ω}$=0.125A，
滑動(dòng)變阻器分得的最小電壓：
U_滑=IR_滑=0.125A×10Ω=1.25V，
電壓表示數(shù)的最小值：
U_R=U-U_滑=2.5V-1.25V=1.25V．
故答案為：
（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）B；0.5；（4）10；（5）1.25V．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生對測量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)的掌握，考查了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作、電表量程的選擇及讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用以及電功率的計(jì)算的掌握，綜合性較強(qiáng)，有一定的難度．