Question

2．在做測量“小燈泡的額定功率”實驗時，所用器材有：電壓為6V的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡（小燈泡的額定功率小于1W），滑動變阻器（50Ω 1A）以及符合實驗要求的電表、開關和導線，如圖甲是沒有連接完整的電路．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲所示的電路連接完整．
（2）連好電路后閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，電壓表有示數，電流表無示數，則故障可能是燈泡斷路（或燈座斷路）（寫出一種即可）．
（3）改正電路后移動滑動變阻器滑片P到某處時，電壓表的示數為2.2V，要測量小燈泡的額定功率時，應將滑片P向B（或右）端移動，當小燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.5W．
（4）利用該電路他那就電流跟電阻的關系時，將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表示數始終如圖丙所示，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數，若不更換其他器材，為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）根據燈的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表并聯在燈的兩端；求出燈正常工作時的電流確定電流表的量程，電流表串聯在電路中；
（2）小燈泡始終不亮，電流表無示數，說明電路斷路或電路的總電阻很大；電壓表有示數，說明電壓表與電源連通，據此判斷可能的故障；
（3）比較電壓表示數與額定電壓的大小，根據分壓原理確定滑片移動的方向；由圖示電流表確定電流表的量程與分度值，讀出電流表的示數，燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，由電功率公式P_額=U_額I_額求出燈泡額定功率；
（4）先根據電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數；在探究電流跟電阻的關系的實驗中，保持電阻兩端的電壓為2V不變，根據分壓原理，結合滑動變阻器的最大阻值解答；

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用小量程，將電壓表并聯在燈的兩端；燈正常工作時的電流小于I=$\frac{P}{U}=\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，所以電流表選用小量程；如下圖所示：

（2）連好電路后閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，電流表無示數，說明電路斷路或電路的總電阻很大；電壓表有示數，說明電壓表與電源連通，則故障可能是燈泡斷路或燈座斷路而導致電壓表串聯在電路中；
（3）電壓表示數小于燈的額定電壓，要使燈正常發光，就要增大燈的電壓減小變阻器的電壓，根據分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片向右或B移動；
由圖示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數是0.2A，
燈泡額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）根據實物圖和圖丙可知，電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2V；
在探究電流跟電阻的關系的實驗中，應保持電阻兩端的電壓為2V不變，則根據串聯電路電壓的特點，變阻器應分去6V-2V=4V的電壓，根據分壓原理，變阻器連入電路中的阻值為$\frac{4V}{2V}$×R_定=2R_定，因變阻器的最大阻值為50Ω，所以定值電阻的最大值不能超過25Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）小燈泡斷路；
（3）B或右；
（4）25．

點評 本題測燈的電功率，考查電路的連接、常見故障的分析、操作過程、控制變量法及對實驗器材規格的要求，最后一問是本題的難點．