Question

7．小亮同學做測定“小燈泡的額定電功率”實驗時所用的器材“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）是小亮同學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）小亮同學連好電路后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，發現小燈泡始終不亮，電壓表有示數，電流表無示數，則故障可能是小燈泡斷路．（寫出一種即可）
（3）小亮同學排除故障后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，同時，眼睛應注視B（選填序號）．
A．小燈泡亮度　　　　　　　　　　　
B．電壓表示數
C．電流表示數　　　　　　　　　　　
D．滑動變阻器滑片
（4）小亮同學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端移動（選填“A”或“B“）．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．此時小燈泡的電阻是12.5Ω．該實驗中滑動變阻器除了保護電路外，還有改變燈泡的電壓的作用．
（5）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關系，他將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表的示數始終為如圖（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P=UI判斷燈泡額定電流的取值范圍，然后確定電流表的量程，并將電流表串聯在電路中；
（2）燈泡不亮，電流表無示數，說明電路故障為斷路；電壓表有示數，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，與電壓表并聯的部分之外是連通的，則與電壓表并聯的燈泡斷路了；
（3）小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，小燈泡才會正常發光時，燈泡的實際功率等于額定功率；
（4）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和分壓原理確定滑片移動的方向；
然后根據燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，即由電功率公式P=U_LI_L求出燈泡額定功率，由歐姆定律的變形公式求出燈絲的電阻；根據實驗目的作答；
（5）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；研究電流與電阻關系時，應控制電阻的電壓不變，根據串聯電路的電壓的規律與分壓原理，并結合滑動變阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）由P=UI可知，燈泡額定電流的小于I=$\frac{P}{{U}_{L}}=\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，故電流表量程為0～0.6A；將電流表0.6A的接線柱與燈泡左接線柱相連，如下圖所示：

（2）經分析，移動滑動變阻器滑片P，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，導致電壓表串聯在電路中了；
（3）因燈在額定電壓下的功率為額定功率，閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，眼睛應注視電壓表的示數．使燈泡兩端電壓等于燈泡額定電壓為止，故選B．
（4）電壓表示數為2.2V小于燈的額定電壓，要使燈正常發光應增大燈的電壓，由串聯電路電壓的規律應減小變阻分得的是電壓，根據分壓原理，就要減小變阻器連入電路中的 電阻大小，故滑片向B移動，直到電壓表示數為2.5V；
由電路圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，由圖乙所示電流表可知，其分度值為0.02A，示數為0.2A，則燈泡的額定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；此時燈絲的電阻：R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；本實驗中，要研究燈的亮度隨電壓（電流）的變化關系，所以滑動變阻器的另外一個作用是改變燈泡的電壓；
（5）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，保持電阻兩端的電壓為2V不變，滑動變阻器兩端分壓為6V-2V=4V，定值電阻分壓的電壓是滑動變阻器分壓的二分之一倍，由分壓原理，則定值電阻阻值大小是變阻器接入電路的阻值的二分之一倍，因滑動變阻器最大阻值為50歐姆，則定值電阻最大阻值為25Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）小燈泡斷路；
（3）B；
（4）B；0.5；12.5；改變燈的電壓；
（5）25．

點評 本題測燈的額定電功率，考查電路的連接、故障的分析、操作的過程、額定功率的計算、電阻的計算、控制變量法及對在探究電流與電阻關系中對器材 的要求等知識，綜合性較強．