Question

14．小劉同學(xué)用如圖1所示的器材做“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)，小燈泡上標(biāo)有“2.5V”的字樣．
（1）請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，用筆畫線代替導(dǎo)線，將甲圖所示的實(shí)物圖連接完整．
（2）小劉正確連接電路并檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，立刻要求老師更換燈泡．小劉的做法是欠妥的，正確的做法應(yīng)該是先斷開開關(guān)判斷電路故障，發(fā)生故障的原因可能是B．
A．燈泡斷路   B．燈泡短路   C．滑動(dòng)變阻器斷路    D．滑動(dòng)變阻器短路
（3）解決了上述問題后，小劉發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光了．如果要使燈泡正常發(fā)光，小劉應(yīng)該移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，同時(shí)觀察電壓表的示數(shù)，使其達(dá)到2.5V．
（4）圖2中的圖象是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成的U-I圖象，根據(jù)圖象提供的信息可知燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流是0.2A，由此可計(jì)算出小燈泡的額定功率為0.5W．
（5）若電源電壓為6V，實(shí)驗(yàn)室提供的滑動(dòng)變阻器有“10Ω　1.5A”和“20Ω　1A”兩種規(guī)格，則本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用規(guī)格為“20Ω　1A”的滑動(dòng)變阻器．
（6）小明同學(xué)沒有使用電壓表，而是利用兩只電流表和一個(gè)阻值已知的電阻R，其他元件與前面相同，仍然完成了實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)趫D3中的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)實(shí)驗(yàn)的電路圖．

Answer 1

分析 （1）測(cè)量燈泡的功率時(shí)，需要電壓表與燈泡并聯(lián)，測(cè)燈泡電壓．電流表與燈泡串聯(lián)時(shí)測(cè)燈泡電流．電源電壓高于燈泡額定電壓，需要燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)來(lái)分擔(dān)電壓．開關(guān)控制電路的通斷，串聯(lián)在電路中；
（2）連接正確，閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電路是通路，電壓表無(wú)示數(shù)，可能是燈短路，應(yīng)先斷開開關(guān)判斷電路故障，根據(jù)兩電表示數(shù)情況分析故障的原因；
（3）燈泡電壓達(dá)到額定電壓時(shí)正常發(fā)光；
（4）由圖讀出電壓為2.5V時(shí)電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率；
（5）判斷滑動(dòng)變阻器規(guī)格要從電流和電阻上考慮：滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流大于電路最大電流，滑動(dòng)變阻器最大阻值稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻；
（6）根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，把定值電阻與燈泡并聯(lián)，當(dāng)定值電阻兩端的電壓為燈泡的額定電壓時(shí)燈泡正常工作，用電流表測(cè)兩支路的電流或測(cè)出一條之路和干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)得出通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI即可得出小燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選擇0～3V；滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，由此連接實(shí)物，如圖所示：

（2）連接正確，閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電路是通路，電壓表無(wú)示數(shù)，可能是燈短路，應(yīng)先斷開開關(guān)判斷電路故障；
A、若燈泡斷路，燈不亮，電壓表串聯(lián)入電路，示數(shù)幾乎等于電源電壓，電流表示數(shù)為0，故不正確；
B、若燈泡短路，燈不亮，電壓表無(wú)示數(shù)，電路是通路，電流表有示數(shù)，故B正確；
C、若滑動(dòng)變阻器斷路，電路斷路，則兩電表都沒示數(shù)，故C錯(cuò)誤；
D、若滑動(dòng)變阻器短路，燈泡仍是通路，燈會(huì)亮，且兩電表都會(huì)有示數(shù)，故D錯(cuò)誤．
故選B．
（3）要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)該移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，同時(shí)觀察電壓表的示數(shù)，使其達(dá)到2.5V；
（4）由圖象當(dāng)U=2.5V時(shí)，I=0.2A，根據(jù)P=UI，燈光的額定功率為P=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓和電流的特點(diǎn)，燈泡正常工作時(shí)，I=0.2A，
滑動(dòng)變阻器的電壓為：U′=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω，故選“20Ω　1A”的滑動(dòng)變阻器；
（6）把定值電阻與燈泡并聯(lián)，定值電阻與其中一個(gè)電流表組合相當(dāng)于電壓表測(cè)電壓，另一個(gè)電流表測(cè)通過燈泡的電流或干路電流；電路圖如圖所示：
．
故答案為：（1）見上圖；（2）先斷開開關(guān)判斷電路故障；B；（3）2.5；（4）0.2；0.5；（5）“20Ω　1A”；（6）見上圖．

點(diǎn)評(píng) （1）本題綜合考查了設(shè)計(jì)電路、連接實(shí)物、功率計(jì)算及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇特殊方法測(cè)功率等．
（2）滑動(dòng)變阻器規(guī)格要從滑動(dòng)變阻器電流和滑動(dòng)變阻器阻值考慮：滑動(dòng)變阻器電流大于電路電流，滑動(dòng)變阻器電阻稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻，既能滿足電路需要，又能使測(cè)量準(zhǔn)確．
（3）給已知阻值的電阻和電流表，將它們組合可以達(dá)到間接測(cè)量電壓的目的．