Question

4．小亮同學(xué)做測(cè)定“小燈泡的額定電功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)所用器材有電壓為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(dòng)變阻器（50Ω1A）、以及符合實(shí)驗(yàn)要求的電表、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)．如圖（甲）是小亮同學(xué)沒(méi)有連接完整的電路．
（1）本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是P=UI．
（2）請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將圖（甲）所示的電路連接完整．
（3）小亮同學(xué)連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，則故障是小燈泡斷路．
（4）小亮同學(xué)排除故障后閉合開(kāi)關(guān)，為了電路安全，應(yīng)該緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，同時(shí)，眼睛應(yīng)注視電壓表的示數(shù)．
（5）小亮同學(xué)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某處時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率時(shí)，應(yīng)將滑片P向B端移動(dòng)（選填“A”或“B“）．當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖（乙）所示，則小燈泡的額定功率是0.5W，此時(shí)小燈泡的電阻是12.5Ω．該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還有改變小燈泡兩端電壓的作用．
（6）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關(guān)系，他將小燈泡換成多個(gè)定值電阻R，保持電壓表示數(shù)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(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）測(cè)量電功率的實(shí)驗(yàn)原理：P=UI；
（2）根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定電流的最大值，據(jù)此選擇出電流表的量程，并使電流表與小燈泡串聯(lián)；
（3）燈泡不亮，可能是燈泡短路或燈泡斷路或燈泡之外的電路斷路；電流表無(wú)示數(shù)，可能是電流表斷路或電流表之外的電路斷路；
電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路；綜合分析可知電路故障；
（4）小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時(shí)，小燈泡才會(huì)正常發(fā)光時(shí)，燈泡的實(shí)際功率等于額定功率；
（5）要測(cè)量小燈泡的額定功率時(shí)，因?yàn)殡妷罕淼氖緮?shù)為2.2V，所以要提高燈泡兩端的電壓使其等于2.5V，需要減小電路電阻，減小滑動(dòng)變阻器的電阻，根據(jù)實(shí)物圖確定滑片的移動(dòng)方向；
根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)，然后根據(jù)燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，即由電功率公式P=UI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；
實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器除保護(hù)電路外，還可以改變小燈泡兩端的電壓，從而測(cè)出多組不同數(shù)據(jù)；
（6）先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)；然后根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關(guān)系，并結(jié)合滑動(dòng)變阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）根據(jù)電功率的測(cè)量公式P=UI，測(cè)出燈泡的電壓和電流，便可計(jì)算出其電功率，所以本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是P=UI．
（2）由P=UI可得，燈泡中的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，所以電流表的量程選擇0～0.6A的量程；故將電流表0.6A的接線(xiàn)柱與燈泡左接線(xiàn)柱相連，如下圖所示：

（3）燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線(xiàn)柱與電源兩極相連，因此電路故障為小燈泡斷路．
（4）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，眼睛應(yīng)注視電壓表的示數(shù)，使燈泡兩端電壓等于燈泡額定電壓為止．
（5）要測(cè)量小燈泡的額定功率時(shí)，需提高燈泡兩端的電壓使其等于2.5V，所以要減小電路電阻，即應(yīng)將滑片P向B端移動(dòng)．
根據(jù)實(shí)物圖和圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A，
則燈泡的額定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時(shí)小燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還有通過(guò)改變電路中的電流從而改變小燈泡兩端電壓的作用．
（6）根據(jù)實(shí)物圖和圖丙可知，電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
在探究電流跟電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，保持電阻兩端的電壓為2V不變，
則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點(diǎn)得：I_定=I_滑，
即：$\frac{{U}_{定}}{{R}_{定}}$=$\frac{U-{U}_{定}}{{R}_{滑}}$，
$\frac{2V}{{R}_{定}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑}}$，
解得：R_定=$\frac{1}{2}$R_滑，
因?yàn)镽_滑≤50Ω，所以R_定=$\frac{1}{2}$R_{滑動(dòng)}≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω．
故答案為：（1）P=UI；
（2）見(jiàn)上圖；
（3）小燈泡斷路；
（4）電壓；
（5）B；0.5；12.5；改變小燈泡兩端電壓；
（6）25．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了伏安法測(cè)小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了連接實(shí)物圖、電路故障的判斷、滑動(dòng)變阻器的正確使用和電功率和電阻的計(jì)算等內(nèi)容，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，但都屬于基礎(chǔ)知識(shí)的考查，知道伏安法測(cè)功率的原理是解題的關(guān)鍵，還考查了探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．