Question

1．小黎同學測定標有“2.5V”字樣（正常工作電流大約是0.25A）小燈泡的額定功率，現有器材：電源（電壓恒為6V），電流表（量程0-0.6A），電壓表（量程0-3V），開關、導線若干，另有三種規格的滑動變阻器可供選擇：R₁（10Ω 1A）、R₂（20Ω 0.5A）、R₃（100Ω 0.1A）．按如圖甲的實驗電路進行實驗，請完成下列問題：
（1）通過估算，滑動變阻器應選用R₂（20Ω 0.5A），連接好電路后，閉合開關S，小黎同學發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片P，小燈泡都不發光，此時電流表示數為零，但電壓表有示數，則故障為A；
A．燈泡斷路   B．燈泡短路
C．變阻器斷路   D．電阻器短路
（2）排出故障后，閉合開關S，電壓表示數為2.0V，此時應將滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表示數為2.5V，再讀出電流表示數，即可求出小燈泡的額定功率．老師告訴小黎，電壓表有示數時內部有微弱的電流通過，如果考慮這個微弱電流的影響，所測小燈泡的額定功率偏大（選填“大”或“小”）
（3）同組的小李用甲圖實驗中的電源、電壓表、滑動變阻器，另選單刀雙擲開關，R₀=30Ω的定值電阻，按乙圖所示的電路來測量該小燈泡的額定功率，你認為此方案不可行（選填“可行”或“不可行”）

Answer 1

分析 （1）根據串聯電路電壓的規律求出燈正常發光時變阻器的電壓，由歐姆定律求出變阻器連入電路中的電阻大小，確定變阻器的規格；
根據故障逐一分析體個選項出現的現象，找出符合題意的選項；
（2）燈在額定電壓下正常發光，比較電壓表示數與額定電壓的大小，根據串聯電路電壓的規律及分壓原理確滑片移動的方向；根據并聯電路電流的規律；
根據P=UI確定測量值與真實值的大小；
 （3）在沒有電流表的情況下測燈的額定功率，電壓表與定值電阻應起到測量電流的作用，首先使燈正常發光，通過開關的轉換，如果能使電壓表測算出定值電阻的電壓，根據歐姆定律可求出電路中的電流即可實現實驗目的．電壓表在使用時要注意電流從其正接線柱流入，從負接線柱流出．

解答 解：（1）因小燈泡的額定電壓為2.5V，正常工作電流大約是0.25A，電源電壓為6V，由串聯電路電壓的規律，當燈正常發光時，變阻器分得的電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，變阻器連入電路中的電阻大小約為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，考慮到電流因素，故選用R₂（20Ω 0.5A）的變阻器；
A．若燈泡斷路，則電壓表串聯在電路中，因電壓表內阻很大，電路中電流即電流表示數幾乎為0，燈不光，但電壓表與電源連通，故電壓表有示數，符合題意；
B．若燈泡短路，則電壓表示數為0，不符合題意；
C．若變阻器斷路，則電路為斷路，兩表均無示數，不符合題意；
D．若電阻器短路，則兩表均有示數，不符合題意；
選A；
（2）燈在額定電壓下正常發光，電壓表示數為2.0V，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈的電壓，根據串聯電路電壓的規律，應減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向A移動，直到電壓表示數為額定電壓2.5V，即可求出小燈泡的額定功率；
因電壓表與燈并聯，電壓表測量的燈的電壓是準確的，根據并聯電路電流的規律，電流表的示數大于實驗通過的燈的電流，根據P=UI，所測小燈泡的額定功率偏大；
（3）若將開關置于b處，通過移動滑片可使燈的電壓為2.5V，此時電壓表的下端與電源正極連接，即電流從電壓表下端流入，電壓表下端與其正接線柱相連；將開關置于a處時，電流從電壓表上端流入了，即從其負接線柱流入了，故不能測量出電壓大小，故按乙圖所示的電路來測量該小燈泡的額定功率，此方案不可行．
故答案為：（1）R₂（20Ω 0.5A）；A；（2）A；2.5；大；（3）不可行．

點評 本題測定標有“2.5V”字樣（正常工作電流大約是0.25A）小燈泡的額定功率，考查器材的選擇、操作過程、誤差分析及對實驗方案的評估，為中考的熱點問題．