Question

9．小明要做“測定小燈泡功率”的實驗，選用了如下圖b所示的實物元件圖，其中電源是由兩只蓄電池組成，小燈泡額定電壓是2.5V，其燈絲電阻約為10Ω，滑動變阻器標有“10Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）．
【聰明的你跟隨小明一起，邊實驗邊思考，并逐一回答下面的幾個問題．】
（1）本實驗的原理是：P=UI．
（2）請你在下面的圖a方框內，正確畫出該實驗的電路圖．
（3）請你用鉛筆畫線代替導線，把圖b中的電路元件連正確接成電路．（要求：滑片P向左移時，燈變亮，且連線不得交叉）

（4）當小明剛連接完最后一根導線，立即看到燈泡發出明亮的光．在一旁觀察的小張一驚，提醒小明實驗中有問題．小明想，我的實驗連線沒有問題啊！請你幫助小明找出實驗中操作不當之處：連線時開關未斷開，滑動變阻器滑片未處于阻值最大處．
（5）實驗中，如果發現電流表指針擺動分別出現了如下圖C中甲、乙所示的兩種情況．請分析在使用電流表時分別存在什么問題？并寫在下面的橫線上．
甲現象存在的問題：電流表正負接線柱接反．乙現象存在的問題：電流表量程所選量程過大．
（6）當故障排除后，應先閉合開關，調節滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為2.5V，小燈泡才能正常發光，若此時電流表示數如圖d所示，則小燈泡的額定功率是1W；燈絲電阻是6.25Ω．

Answer 1

分析 （1）根據功率的公式分析；
（2）伏安法測電阻，電源、開關、滑動變阻器、電流表、燈泡組成串聯電路，電壓表并聯在待測電阻兩端，據此作出電路圖．
（3）根據電壓表、電流表、滑阻的接線原則和要求，把電壓表與燈泡并聯，電流表與燈泡串聯，滑動變阻器一上一下接入電路．
（4）立即發光，說明開關是閉合的，發出明亮的光，說明電路中的電流較大，電阻是小的，據此可判斷所出現的問題；
（5）甲圖電流表指針反轉，根據電流表出現這一現象的原因來解題；乙圖電流表指針偏轉角度太小，這樣讀數誤差較大，可以根據出現這種情況的原因來解題．
（6）電壓表與燈泡并聯，當電壓表示數等于燈泡的額定電壓時，燈泡正常發光；由公式P=UI可以求出燈泡的額定功率，根據R=$\frac{U}{I}$求出電阻．

解答 解：（1）伏安法測小燈泡電功率的實驗原理是：P=UI；
（2）測量小燈泡的電功率的實驗原理是P=UI，故為了測量小燈泡的功率，需測量小燈泡的電壓和電流，實驗電路圖如圖所示：

（3）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0-3V；電路中的最大電流為：R=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，故電流表的量程為0-0.6A；滑片P向左移時燈變亮，說明電路中電流變大，總電阻變小，如圖所示：

（4）連接電路后，燈泡立即發出明亮的光，說明開關已閉合，且電路中電阻較小，故問題為：①連線時開關應斷開，不能閉合； ②滑動變阻器滑片未處于阻值最大處；
（5）甲的問題：電流表指針反轉，所以電流表正負接線柱接反；乙的問題：電流表指針偏轉角度太小，所以電流表所選量程過大．
（6）當故障排除后，應先閉合開關，調節滑動變阻器，當電壓表示數等于燈泡額定電壓2.5V時，燈泡正常發光，燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W；電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω．
故答案為：（1）P=UI；（2）如上圖；（3）如上圖；（4）連線時開關未斷開，滑動變阻器滑片未處于阻值最大處；（5）電流表正負接線柱接反；電流表量程所選量程過大；（6）滑動變阻器；2.5；1；6.25．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、電路故障分析、電表讀數、電阻和功率的計算；連接實物時注意儀表量程的選擇；對電表讀數時要先確定其量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．