Question

8．做測定“小燈泡的額定電功率”實驗時所用器材有電壓為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）、滑動變阻器（50Ω  1A）、以及符合實驗要求的電表、開關(guān)和導線．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲所示的電路連接完整．
（2）連好電路后閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障可能是小燈泡燈絲斷了（或燈座接觸不好等）（寫出一種即可）．
（3）排除故障后閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P的同時，眼睛應注視B（選填序號）．
A．小燈泡亮度   B．電壓表示數(shù)   C．電流表示數(shù)   D．滑動變阻器滑片
（4）移動滑動變阻器滑片P，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.5W，此時小燈泡的電阻是12.5Ω．
（5）將小燈泡換成多個定值電阻R，利用該電路還可以探究電流跟電阻的關(guān)系．實驗中電表的接線不動，并保持電壓表示數(shù)始終為圖丙所示，多次更換阻值不同的定值電阻R，當定值電阻R由5Ω做完實驗后再次換上10Ω時，滑片P應該在原來的位置向A端（選填“A”或“B”）調(diào)節(jié)；若不更換其他器材，在不損壞實驗器材的前提下為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω，也不能小于3.3Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程；根據(jù)P=UI判斷燈泡額定電流的大約值，然后確定電流表的量程；并將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流表串聯(lián)在電路中；
（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連；
（3）知道小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，小燈泡才會正常發(fā)光時，燈泡的實際功率等于額定功率；
（4）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；
（5）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)合滑動變阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）由P=UI可知，燈泡額定電流的最大值：I=$\frac{P}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，故電流表量程為0～0.6A；將電流表0.6A的接線柱與燈泡左接線柱相連，如下圖所示：

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連；因此電路故障為燈泡斷路；
（3）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P，眼睛應注視電壓表的示數(shù)．使燈泡兩端電壓等于燈泡額定電壓為止，故選B．
（4）由電路圖可知，電流表的量程為0～0.6A，由圖乙所示電流表可知，其分度值為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=$\frac{U}{R}$可知，此時燈絲的電阻：R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（5）根據(jù)串聯(lián)分壓的特點，定值電阻的阻值增大，則滑動變阻器的阻值應減小，因此當定值電阻R由5Ω做完實驗后再次換上10Ω時，應將滑片P應該在原來的位置向A端調(diào)節(jié)；
在探究電流跟電阻的關(guān)系的實驗中，保持電壓表示數(shù)始終為如圖（丙）所示，即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得：
I_定值=I_滑動，
即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑動}}$，
則$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑}}$，
所以，R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動，
由于R_滑動≤50Ω，所以R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω；
由于電流表量程為0～0.6A；則電路中的最大電流為0.6A，
則根據(jù)歐姆定律可得：電路中的最小電阻R_最小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{2V}{0.6A}$≈3.3Ω．
故答案為：（1）實物電路圖如圖所示；（2）燈泡斷路；（3）B；（4）0.5；12.5；（5）25；3.3．

點評 本題考查了伏安法測小燈泡額定功率的實驗，考查了連接實物圖、電流表和電壓表讀數(shù)、歐姆定律和功率計算公式的應用等內(nèi)容，涉及的知識點較多，難度較大．