Question

2．在“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓恒定為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時的電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的最大阻值為40Ω．

（1）用筆畫線代替導線把甲圖中未完成的實物電路連接完整；
（2）同學們進行試觸時，發現小燈泡不發光，電流表無示數，電壓表有示數，則電路中發生的故障可能是小燈泡斷路（選填“小燈泡斷路”、“小燈泡短路”或“滑動變阻器處斷路”）．
（3）排除故障后，閉合開關又發現發現小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大．電路連接無誤，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
（4）某次中實驗中，同學們看到電壓表示數為1.8V，要使燈泡L正常發光應向A（選填“A”或“B”）端移動滑片P，當燈泡正常發光時，電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定電功率是0.6W．
（5）某同學還想探究電流與電阻的關系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，阻值分別為5Ω、10Ω和20Ω，多次更換阻值不同定值電阻R，并保持電壓表示數不變，同時記錄各次電流表的示數，在不更換其他器材的情況下，為了能夠順利完成實驗，電壓表的示數最小保持2V不變．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖連接實物，特別注意電流表、電壓表量程的選擇和正負接線柱的接法；燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據歐姆定律求出此時電路中的電流，據此確定電流表的量程；根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程；滑動變阻器串聯連入；注意滑動變阻器的接法要一上一下．
（2）燈泡不亮說明某處斷路或燈短路，電壓表有示數，電壓表的正負接線柱與電源正負極之間連接是連通的，說明燈泡斷路，電流表無示數說明是某處斷路或電流表短路．
（3）根據電流表和電壓表的示數變化判斷出故障原因，即可根據電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法和注意事項得出應進行的操作．
（4）根據串分壓的知識進行分析，在串聯電路中，電阻越大分得的電壓越多．在進行電流表的讀數時，注意量程和分度值．將電壓值和電流值代入公式P=UI計算出額定功率．
（5）根據串聯電路特點與歐姆定律分析答題．

解答 解：（1）燈泡正常發光時的電壓等于額定電壓U_L=2.5V，根據歐姆定律可知此時電路電流約為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表的量程為0～0.6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表應選擇0～3V的量程．根據電路圖連接實物電路，先將串聯的元件連接好，最后將電壓表并聯在燈泡兩端．如圖所示：

（2）①燈泡發生斷路，電壓表的正負接線柱與電源正負極之間連接是連通的，電壓表有示數；電壓表的電阻無限大，使得電路中的電流為0，電流表的示數為0，符合題意；
②燈泡短路，燈不亮，電壓表示數為0，電流表有示數，不符合題意；
③變阻器斷路，電流表和電壓表都無示數，不符合題意．
（3）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滑動變阻器滑片至最大值位置，故選D，C．
（4）根據已知條件，電壓表示數為1.8V，說明小燈泡兩端的電壓太小，應減小滑動變阻器兩端的電壓，所以應向A端移動滑片，使燈泡兩端的電壓為額定電壓2.5V．
根據丙圖，電流表的量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，其讀數為0.24A，所以小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（5）由于滑動變阻器最大阻值為40Ω，定值電阻最大阻值為20Ω，為保持電壓表示數不變，根據串聯電路的分壓原理，滑動變阻器兩端電壓是定值電阻兩端電壓的兩倍，由于電源電壓為6V，則電阻兩端電壓為2V．
故答案為：（1）如圖所示；（2）小燈泡斷路；（3）D；C；（4）A；0.6；（5）2．

點評 本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、實驗注意事項、電表讀數、求燈泡功率等問題，連接電路圖時要注意電表量程的選擇；對電表讀數時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．