Question

5．在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中，待測小燈泡標有“2.5V”字樣：

（1）在圖甲所示的電路中，有一根導線尚未連接，請用筆線代替導線在圖中正確連接．要求連完最后一根導線后就能直接閉合開關進行試驗．
（2）為了測出小燈的額定功率，在移動滑片時，眼睛應注意觀察電壓表的示數；
當小燈正常發光時，電流表的示數如圖乙所示，示數為0.3 A，小燈泡燈的額定功率為0.75W．
（3）若實驗中，小燈泡不發光，無論怎樣移動滑片，電壓表、電流表均無示數，通過檢測確定是燈泡或滑動變阻器中的一處故障造成的，則電路故障可能是滑動變阻器斷路．
（4）若電壓表損壞，現有阻值已知的定值電阻R₀，用圖丙所示的電路也可以測量小燈泡L的額定功率．請根據實驗電路圖補充完成下面的主要測量步驟：
①閉合開關S和S₁，斷開S₂，調節滑動變阻器使電流表的示數為I₀，以保證燈泡兩端的電壓為2.5V；
②斷開開關S₁，閉合開關S和S₂，保持保持滑動變阻器的阻值不變；記錄此時電流表的示數為I；
③則燈泡L的額定功率P=2.5V（I-I₀）．（用已知量和實驗中所測物理量的字母表示）

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中；
（2）為測小燈的額定功率，應注意觀察電壓表的示數，使燈泡兩端的電壓為2.5V；根據電流表的量程和分度值讀出此時通過小燈泡的電流，根據P=UI求出小燈的額定功率；
（3）電流表無示數，說明電路存在斷路；電壓表沒有有示數，說明電壓表與電源兩端不連接，說明電壓表并聯電路之外電路存在斷路；綜合分析可知：電路故障是：滑動變阻器斷路．
（4）由電路圖可知，電路中無電壓表，只有電流表；要測2.5V的小燈泡L的額定，可根據并聯電路各支路兩端的電壓相等進行設計電路；即調節滑動變阻器接入電路的電阻，調節滑動變阻器使電流表的示數為I₀，以保證燈泡兩端的電壓為2.5V，再用電流表測出干路電流，根據并聯電路的電流特點求出通過燈泡的電流，最后利用P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）滑動變阻器的下方接線柱與電源的正極相連，如下圖所示：

（2）要測出小燈的額定功率，應在移動滑片時，眼睛注意觀察電壓表的示數，使其達到2.5V；
由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以小燈泡的額定電流為0.3A，
所以燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（3）電路連接好以后，閉合開關無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電流表無示數，說明電路是斷路，電壓表也無示數，說明電壓表與電源兩端不連接，
說明電壓表并聯電路之外電路存在斷路，則電路出現的故障是：滑動變阻器斷路；
（4）由實驗電路圖可知主要測量步驟：
①閉合開關S和S₁，斷開S₂，調節滑動變阻器使電流表的示數為I₀，以保證燈泡兩端的電壓為2.5V；
②斷開開關S₁，閉合開關S和S₂，保持滑動變阻器的阻值不變；記錄此時電流表的示數為I；
③通過燈泡的電流I_L=I-I₀，則燈泡L的額定功率P=2.5（I-I₀）．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）電壓表；0.3；0.75； （3）滑動變阻器斷路；（4）②保持滑動變阻器的阻值不變；③2.5V（I-I₀）．

點評 本題考查了滑動變阻器的連接和電流表的讀數以及電功率的計算等，要注意測量小燈泡額定功率的實驗，一般根據伏安法進行實驗，若無電流表可根據串聯電流的電流特點進行設計實驗；若無電壓表可根據并聯電路的電壓特點設計實驗．