Question

5．在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為 6V，小燈泡的額定電壓為 2.5V（燈絲電阻約為 10Ω）．

（1）①為了能夠順利完成實驗探究，應選用“50Ω 0.5A”（“10Ω 0.5A”/“50Ω 0.5A”）規格的滑動變阻器．
②請用筆畫線代替導線將實物電路圖連接完整；
（2）電路連接完整后，閉合開關發現燈泡不亮，電流表和電壓表均無示數，為了迅速找出故障，他不應該首先檢查的是D．
A．滑動變阻器是否接觸不良           B．開關是否接觸不良
C．電流表接線柱是否接觸不良        D．電壓表接線柱是否接觸不良
（3）排除故障后，閉合開關，移動滑片，電壓表的示數如圖乙所示，其讀數是2.2V；為了測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片向B（選填“A”或“B”）端移動．
（4）根據實驗測得的數據，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象（如圖丙所示），分析圖象可知：小燈泡的額定功率為0.5W；當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（5）小華打算增加兩只開關和一個阻值為10Ω 的電阻R₀，只用一只電表來測量小燈泡的額定功率．方案一和方案二是小華設計的兩種不同方案的電路圖．則以下判斷正確的是C．
A．兩種方案都可行B．兩種方案都不可行
C．方案一可行，方案二不可行D．方案一不可行，方案二可行．

Answer 1

分析 （1）①求出燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器．
②測燈泡電功率時，電流表、燈泡和滑動變阻器應串聯，由燈泡正常工作電流確定電表的量程，從而連接實物；
（2）電路連接完畢，閉合開關，燈泡不亮，電流表、電壓表無示數，必須先切斷電流，然后依次確定故障原因；
（3）讀出電壓表示數，根據串聯電路的分壓原理分析滑片的移動方向；
（4）由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時的電流，由P=UI計算其額定功率；根據圖象分析電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數比的變化情況；
（5）根據電路圖，確定能否使小燈泡正常發光，若不能，則無法測量小燈泡的額定電功率．

解答 解：
（1）由歐姆定律可得燈泡正常發光電路中電流約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25，
此時變阻器兩端電壓U_變=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，變阻器連入阻值R=$\frac{{U}_{變}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14，故應選“50Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（2）測額定電壓為2.5V燈泡電功率時，要測量燈泡兩端電壓和通過燈泡的電流，滑動變阻器調節燈泡的電壓，所以電流表、滑動變阻器、燈泡應串聯，燈泡正常工作電流約為0.25A，所以電流表應使用0-0.6A量程，滑動變阻器一上一下接入電路中，實物連接如圖所示；
；
（2）電路連接完畢，閉合開關燈泡不亮．為保護電路，必須先斷開開關切斷電路，進行故障檢驗；燈不亮，電流表、電壓表無示數，說明整個電路是斷路狀態，電流表、滑動變阻器、和開關都串聯在電路中，這三個元件可能斷路，電壓表并聯到燈泡兩端，若電壓表斷路，則電流表有示數，故選D；
（4）由圖乙，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，示數為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，需增大燈泡電壓，根據串聯電路的分壓原理，應減小滑動變阻器連入阻值，即向B端移動；
（5）方案一中，將S₂閉合時，燈與R₀并聯，電流表測通過R₀的電流，移動滑片使電流表示數為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$時，根據并聯電路電壓的規律，燈正常發光；
保持滑片位置不動，將S₂閉合，斷開S₁，記下電流表示數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，燈仍正常發光，根據并聯電路電流的規律，燈的額定電流I_L=I′-$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$，根據P=UI可求燈的額定功率；故方案一能測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，S₁閉合時，電壓表測定值電阻的電壓，S₁斷開，S₂閉合時電壓表測燈和定值電阻的總電壓，都無法確定小燈泡是否正常發光，方案二不能測定小燈泡的額定電功率．故選C．
故答案為：
（1）①“50Ω0.5A”②見上圖；（2）D；（3）2.2； B；（4）0.5；變大；（5）C．

點評 本題考查了連接實物電路圖、滑動變阻器的選擇、電表讀數、求功率；連接實物電路圖時要注意電表量程的選擇，注意電表正負接線柱不要接反．等問題，都是常考問題，要掌握好．