Question

17．一只小燈泡的額定電壓為2.0V，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為8Ω．小明想測(cè)量這個(gè)小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表、一個(gè)開(kāi)關(guān)，電源：電壓為6V的A規(guī)格，電壓為3V的B規(guī)格可選，滑動(dòng)變阻器規(guī)格10Ω  2A，導(dǎo)線若干．
（1）為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選擇B（選填“A”或“B”）規(guī)格的電源．
（2）正確連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，燈泡不發(fā)光，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是燈泡短路．
（3）更正錯(cuò)誤后，小明調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置直到電壓表讀數(shù)為2.0V，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖甲所示，則小燈泡的額定電流為0.26A，小燈泡的額定功率為0.52W．
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明打算增加一個(gè)定值電阻R₀，只利用一只電表，通過(guò)操作開(kāi)關(guān)來(lái)測(cè)量小燈泡的額定功率．下列圖乙中是小明設(shè)計(jì)的四種不同方案的電路圖．其中能夠測(cè)出小燈泡額定功率的有B、C（選填序號(hào)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)分壓原理確定變阻器連入電路中的電阻與題中滑動(dòng)變阻器的最大阻值比較；
（2）閉合開(kāi)關(guān)，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，根據(jù)電壓表無(wú)示數(shù)，燈泡不發(fā)光確定故障的可能原因；
（3）由圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，然后又P=UI 求出燈泡額定功率；
（4）AB、在只有電壓表的情況下，首先通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，電壓表能測(cè)燈的電壓，判斷燈正常發(fā)光，然后根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律可求出燈的額定電流，根據(jù)P=UI 求出燈泡額定功率；
C、分析電路的連接、在只有電流表的情況下，定值電阻和電流表可起到測(cè)量電壓的作用，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，測(cè)算出燈的額定電流，根據(jù)P=UI 求出燈泡額定功率；
D、圖中只有電流表，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，定值電阻與燈分別與變阻器串聯(lián)，無(wú)法確定燈是否正常發(fā)光．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓：
U_滑=U-U_L=U-2V，根據(jù)分壓原理：$\frac{U{-U}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{{R}_{滑}}{{R}_{L}}$，即 $\frac{U-2V}{2V}$=$\frac{{R}_{滑}}{8Ω}$-------①
若電源電壓為6V，
由①得，變阻器連入電路中的阻值大�。�
R_滑=16Ω＞10Ω，故不可行；
若電源電壓3V，
由①得，變阻器連入電路中的阻值大�。�
R_滑=4Ω＜10Ω，可行；
故選用電壓為3V的B規(guī)格的電源；
（2）正確連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，電壓表無(wú)示數(shù)，燈泡不發(fā)光，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是與電壓表并聯(lián)的燈泡短路了；
（3）由圖乙電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A，燈泡額定功率：
P=UI=2V×0.26A=0.52W；
（4）A、定值電阻與燈串聯(lián)，電路中只有電壓表，只閉合S₂，電表測(cè)定值電阻的電壓；
當(dāng)只閉合S₁時(shí)，電壓表測(cè)燈與定值電阻的電壓，無(wú)法確定燈是否正常發(fā)光，故A選項(xiàng)不可行；
B、只閉合S₂，移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2V，則燈正常發(fā)光；
保持滑片位置不動(dòng)，閉合S₁，斷開(kāi)合S₂，記下電壓表的示數(shù)U₁，
此時(shí)電壓表測(cè)R₀與燈的電壓，因電路的連接沒(méi)有改變，各電阻的大小和電壓沒(méi)有改變，燈仍正常發(fā)光，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，R₀的電壓U₀=U₁-2V，通過(guò)R₀的電流，即燈的額定電流：
I=$\frac{{U}_{1}-2V}{{R}_{0}}$，根據(jù)P=UI可求燈的額定功率；故B選項(xiàng)可以；
C、將S₂往右上方打，燈與R₀并聯(lián)，電流表測(cè)通過(guò)R₀的電流，移動(dòng)滑片使電流表示數(shù)為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，則燈的電壓一定為2V，燈正常發(fā)光；
保持滑片位置不動(dòng)，將S₂往左下方打，記下電流表示數(shù)I′，即為燈與定值的總電流，因電路的連接沒(méi)有改變，各電阻的大小和電壓沒(méi)有改變，通過(guò)燈與定值電阻的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，燈的額定電流I_L=I′-$\frac{2V}{{R}_{0}}$，根據(jù)P=UI可求燈的額定功率；故C選項(xiàng)可以；
D、圖中只有電流表，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，定值電阻與燈分別與變阻器串聯(lián)，無(wú)法確定燈是否正常發(fā)光，故D選項(xiàng)不可行；
故選BC．
故答案為：（1）B；（2）燈泡短路；（3）0.26；0.52；（4）B、C．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量這個(gè)小燈泡的額定功率，考查器材的選擇、故障的分析、電流表讀數(shù)及對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估，難度較大．