Question

13．小明用如圖1所示電路來測(cè)量小燈泡的電功率（部分實(shí)驗(yàn)器材的規(guī)格已標(biāo)明）

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖l中滑動(dòng)變阻器連入電路，使之接人電路的阻值最大；
（2）實(shí)驗(yàn)中，小明發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，兩電表指針始終處于圖2所示位置，則接線柱間③⑦（填接線柱的數(shù)字編號(hào)）出現(xiàn)了斷路（短路/斷路）；
（3）故障排除后，小明從滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)開始記錄數(shù)據(jù)，得到小燈泡U-I圖象如圖3所示，則小燈泡的額定功率是0.75W，所用滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是下列四個(gè)選項(xiàng)中的C（選填選項(xiàng)前字母）：
A“5Ω 2A”B“15Ω 2A”C“25Ω 2A”D“30Ω 2A”
（4）小華打算增加兩只開關(guān)和一個(gè)阻值為 10Ω 的電阻R₀，只用一只電表來測(cè)量小燈泡的額定功率．方案一和方案二是小華設(shè)計(jì)的兩種不同方案的電路圖．則以下判斷正確的是D．
A．兩種方案都可行                   B．兩種方案都不可行
C．方案一不可行，方案二可行         D．方案一可行，方案二不可行．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下接入電路，由圖中變阻器連入阻值最大確定其接線柱；
（2）電流表無示數(shù)，則電路斷路，電壓表等于電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（3）根據(jù)圖1確定燈泡的額定電壓，由圖3確定額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算出額定功率；
根據(jù)圖象確定變阻器最大時(shí)，其兩端的電壓和電路中的電流值，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出變阻器的最大阻值；
（4）根據(jù)電路圖，確定能否使小燈泡正常發(fā)光，若不能，則無法測(cè)量小燈泡的額定電功率．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)入電路中，由圖知，為使變阻器連入阻值最大，應(yīng)將左下接線柱接入電路中，如圖所示：

（2）由圖2知，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)約等于電源電壓，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡發(fā)生了斷路現(xiàn)象，即③⑦之間發(fā)生了斷路；
（3）由圖1知，燈泡的額定電壓為2.5V，由圖3知，當(dāng)U=2.5V時(shí)，I=0.3A，則燈泡的實(shí)際功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器兩端的電壓U_滑=3V-2.5V=0.5V；
由圖象知，當(dāng)燈泡兩端電壓最小時(shí)，變阻器的阻值最大，可知此時(shí)U滑=3V-0.5V=2.5V；
此時(shí)電路中的電流為0.1A，則滑動(dòng)變阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω，所以滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是“25Ω，2A”，故C正確．
（4）方案一中，將S₂閉合時(shí)，燈與R₀并聯(lián)，電流表測(cè)通過R₀的電流，移動(dòng)滑片使電流表示數(shù)為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$時(shí)，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈正常發(fā)光；
保持滑片位置不動(dòng)，將S₂閉合，斷開S₁，記下電流表示數(shù)I′，即為燈與定值的總電流，因電路的連接沒有改變，各電阻的大小和電壓沒有改變，通過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′-$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$，根據(jù)P=UI可求燈的額定功率；故方案一能測(cè)出小燈泡的額定電功率；
方案二中，R₀、小燈泡、變阻器三者串聯(lián)，S₁閉合時(shí)，電壓表測(cè)定值電阻的電壓，S₁斷開，S₂閉合時(shí)電壓表測(cè)燈和定值電阻的總電壓，都無法確定小燈泡是否正常發(fā)光，方案二不能測(cè)定小燈泡的額定電功率；
故選：D．
故答案為：（1）見上圖；（2）③⑦；斷路；（3）0.75；C；（4）D．

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．