Question

5．小科同學在測定“小燈泡電功率”的實驗中，電源為三節干電池，小燈泡額定電壓為2.5V．
（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整；
（2）電路連接完閉合開關，發現小燈泡不亮、電流表指針不動、電壓表指針有明顯的偏轉，則電路故障原因可能是燈泡斷路．
（3）故障排除后重新閉合開關，移動滑動變阻器滑片P到某一位置時，電壓表的示數如圖乙，若要測量小燈泡的額定功率，接下來的操作是將變阻器滑片向右移動，使電壓表示數為2.5V；小科同學測量了七組且記下對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（4）為完成上述整個實驗，最合理的滑動變阻器應選C．
A．“0.5A，5Ω”B．“1A，10Ω”C．“1A，40Ω”D．“2A，100Ω”

Answer 1

分析 （1）由圖丙電流的大小，電流表選小量程與燈串聯；
（2）若電流表指針不動，燈不亮，說明電路可能斷路；電壓表指針有明顯偏轉，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的燈泡斷路了；

（3）燈在額定電壓下正常發光，根據圖中電壓表小量程讀數，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；根據圖丙燈額定電壓下的電流，由P=UI求燈的額定功率；

（4）由圖丙知，根據歐姆定律求出燈正常發光時的電阻；
根據串聯電路電壓的規律求出小燈泡正常發光時，變阻器分得的電壓，根據分壓原理求出變阻器連入電路中的電阻確定變阻器的規格．

解答 解：（1）由圖丙電流的大小，電流表選小量程與燈串聯，如下所示：

（2）經分析，電路路連接完閉合開關，發現小燈泡不亮、電流表指針不動、電壓表指針有明顯的偏轉，則電路故障原因可能是：燈泡斷路；
（3）燈在額定電壓下正常發光，圖中電壓選用小量程，分度值為0.1V，示數為2.2V，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，故滑片向右移動，使電壓表示數為2.5V；
由圖丙知，燈在額定電壓下的電流為0.2A，燈的額定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）由圖丙知，根據歐姆定律，燈正常發光時的電阻：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω
電源為三節干電池，電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V，根據串聯電路電壓的規律，燈正常發光時，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，變阻器的電壓是電壓表示數的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻：
R_滑=1.4×12.5Ω=17.5Ω，故選“1A，40Ω”的變阻器，即C．
故答案為：（1）如上所示；（2）燈泡斷路；（3）將變阻器滑片向右移動，使電壓表示數為2.5V；0.5；（4）C．

點評 本題測定小燈泡電功率，考查電路的連接、故障分析、操作過程、額定功率的計算及對器材的要求等知識．