Question

14．在測定額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率（正常發(fā)光時電阻約為8Ω）的實驗中，電源為兩節(jié)新干電池．

（1）連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開．請用筆畫線將圖乙電路連接完整，要求滑片P向左滑動時，接入電阻變小．
（2）電路連接后，閉合開關(guān)，移動滑片（未達(dá)到最小阻值），發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障可能是燈泡短路．
（3）排除故障后，為了測量小燈泡的額定功率，調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡額定功率是0.75W．
（4）若想接著探究電流與電壓的關(guān)系，需要補充的實驗器材是定值電阻．
（5）若實驗中電流表壞了，為了測量小燈泡的額定功率，小明選用一個R₀=5Ω的電阻，設(shè)計了如圖丁的電路及實驗方案：
①調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為額定電壓；
②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，測出R₀兩端的電壓U₀，通過計算得到小燈泡的額定功率．
指出他的設(shè)計方案中存在的兩個問題：
問題一：只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓；
問題二：無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的電流選擇電流表的量程，并將電流表串聯(lián)在電路中，根據(jù)電源電壓選擇電壓表的量程，并且并聯(lián)在小燈泡兩端，連接電路；
（2）閉合開關(guān)，燈泡不亮，電壓表沒有示數(shù)，電流表有示數(shù)說明小燈泡處短路；
（3）看清量程和分度值，讀出示數(shù)，利用P=UI算出功率；
（4）電流與電壓和電阻有關(guān)，探究電流與電壓的關(guān)系時，應(yīng)控制電阻不變；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的特點分析燈泡是否能夠正常發(fā)光；電壓表并聯(lián)在電路中，電流應(yīng)由正接線柱流入，負(fù)接線柱流出．

解答 解：（1）連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開；要求滑動變阻器滑片P向左滑動時，接入電阻變小，迎接左下端接線柱；連接實物如圖：
；
（2）閉合開關(guān)，燈泡不亮，電壓表沒有示數(shù)，電流表有示數(shù)說明小燈泡處短路；
（3）小燈泡的額定電壓為2.5V，調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V，電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，此時電功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（4）因為通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓和導(dǎo)體電阻有關(guān)，所以探究電流與電壓關(guān)系時，應(yīng)控制電阻不變，故需要一個定值電阻．
（5）①由題意知，電源電壓約為3V，燈泡正常發(fā)光時電阻約為5Ω，當(dāng)變阻器電阻為零時，設(shè)燈泡兩端的電壓為U，根據(jù)串聯(lián)電路的特點：
$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3V-U}{{R}_{0}}$；即$\frac{U}{8Ω}$=$\frac{3V-U}{8Ω}$，解得：U=1.5V，所以無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；
②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．
故答案為：（1）斷開；如圖；（2）燈泡短路；（3）2.5；0.75；（4）定值電阻；（5）只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓；無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光．

點評 本題是測量小燈泡的額定功率實驗，考查了電路的連接、電路故障的分析、電流表的讀數(shù)及電功率的計算，同時考查了對實驗設(shè)計的分析，關(guān)鍵掌握測量的原理及電表的使用方法．