Question

15．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，正常友光時的電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的規格為“5Ω，1A”．

（1）閉合開關前老師檢查發現小明同學連接的電路有一根導線連接錯誤，請你在錯誤的連線上畫“×”，用筆畫線代替導線將電路連接正確．
（2）連接電路后閉合開關，發現小燈泡不發光，電壓表無示數，電流表有示數，則電路中發生的故障是小燈泡短路（選填“小燈泡斷路”或“小燈泡短路”）；
（3）排除故障后，繼續進行實驗：閉合開關后，移動滑片P使燈泡L正常發光．此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；
（4）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，并使電壓表的示數始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）電壓表應并聯在燈的兩端；
（2）燈泡不發光，電流表有示數，電路是通路，電壓表無示數，與電壓表并聯的部分出現了短路；
（3）當燈泡電壓達到額定電壓時正常發光，讀出其正常發光時的電流，根據P=UI計算額定功率；
（4）根據串聯電路電壓的特點與分壓原理確定更換的定值電阻R的阻值．

解答 （1）原圖中，燈被短路，電壓表串聯在電路中；將連接燈的右接線與電流表的左接線之間的導線改接在燈的右接線柱與電壓表左接線柱之間，如下圖所示；

（2）閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表有示數，但電壓表有示數，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是短路，所以出現故障的原因是小燈泡短路；
（3）當燈泡電壓達到額定電壓時正常發光，電流表使用0-0.6A量程，分度值為0.02A，由乙圖，其正常發光時的電流為0.24A，所以燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）電源電壓為6V，電阻兩端電壓為U_定=2V，滑動變阻器分的電壓為U_滑=6V-2V=4V，根據分壓原理，滑動變阻器接入電路的阻值為定值電阻阻值的$\frac{4V}{2V}$=2倍，即定值電阻為變阻器阻值的$\frac{1}{2}$，因滑動變阻器最大阻值為50歐姆，因此定值電阻最大阻值為$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）小燈泡短路；
（3）0.6；
（5）25．

點評 本題測量小燈泡的電功率，考查電路的連接、故障的分析、額定功率的計算、控制變量法及探究電流與電阻的關系實驗中對器材的要求等知識，綜合性較強，有一定難度．