Question

4．小明、小軍同學做“測量小燈泡電功率”的實驗（小燈泡標有“2.5V”字樣）
（1）如圖甲所所示，是小明所連接的不完整實驗電路，請你用筆畫線代替導線，將缺少的一根導線接好．

（2）電路接好后，閉合開關，發現小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大．接下來應進行的操作是D，C．（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號）．
A．更換電池或小燈泡
B．檢查電路是否短路
C．移動滑動變阻器滑片至最大值位置
D．斷開電路開關
（3）小軍換了實驗器材又做了一次實驗，實驗過程中，小燈泡正常發光，此時電流表的示數如圖乙所示，該燈泡額定功率為0.75W．
（4）分析表中實驗數據可知，小軍所用電源電壓約為6V．
（5）若小軍手邊有“1.5A  50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規格的滑動變阻器，“0～3V”、“0～15V”兩個量程的電壓表，上面實驗中他選用的滑動變阻器規格為“1.5A　50Ω”，選用電壓表量程為0～15V．

實驗次數	電壓表示數/V	電流表示數/A	燈泡亮度
1	1	0.2	較暗
2	2.5		正常發光
3	6	0	不發光

Answer 1

分析 （1）根據電流表的正確使用：與被測用電器串聯進行連接；
（2）小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大，說明小燈泡兩端電壓太高，根據串聯電路電阻的分壓特點可知應增大滑動變阻器分得的電壓，再根據實驗的規范進行操作；
（3）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，根據電流表的量程和分度值讀出燈泡的額定電流，利用P=UI求出額定功率；
（4）當滑動變阻器連入電路的電阻減小到一定值時，電路電流增大，燈泡電壓增大，超過燈泡的額定電壓，燒斷燈絲，電壓表串聯在電路中，電壓表測電源電壓．
（5）根據第一次實驗時，U₁=1V，I₁=0.2A，再根據串聯電路的電壓規律可求得滑動變阻器兩端的電壓U_R=U-U₁，再利用R=$\frac{U}{I}$可求得此時滑動變阻器的阻值，然后即可做出選擇．由電源電壓可確定電壓表的量程．

解答 解：（1）電壓表測小燈泡兩端的電壓，所以電壓表應并在燈泡兩端，如圖所示：

（2）小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大，說明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動變阻器沒移到阻值最大處，按要求應先斷開開關再移動滑片，故選D、C．
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以當電壓表的示數為2.5V時，通過燈泡的電流為0.3A，
故燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）由表格數據可知，當燈泡的電壓繼續增大，超過燈泡的額定電壓時，燈泡的燈絲被燒斷，此時電壓表串聯在電路中測電源電壓，所以電源電壓為6V；
（5）由表中數據可知，第一次實驗時，U₁=1V，I₁=0.2A，變阻器兩端的電壓U_R=U-U₁=6V-1V=5V．
此時滑動變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{5V}{0.2A}$=25Ω，顯然“2.0A 20Ω”規格的滑動變阻器不可以，
所以他選用的滑動變阻器規格為“1.5A 50Ω”；
由電源電壓為6V以及表中電壓表示數可知，所選用的電壓表量程為0～15V．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）D；C；（3）0.75；（4）6；（5）“1.5A  50Ω”；0～15V．

點評 本題從電路的連接，根據實驗的現象進行下一步的操作，判斷電源電壓；電流表的讀數；正確計算額定功率的方法；已知條件都包含在表格中，需要學生從表格中搜尋信息，這是關鍵．本題形式新穎，有一定難度，屬于難題．