Question

3．在“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω），實(shí)驗(yàn)桌上提供有如下器材：電源（電壓6V且恒定不變）、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器（50Ω 1A）各一只，導(dǎo)線若干．

（1）曉松同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整．
②閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P的過(guò)程中，觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最大值時(shí)，小燈泡仍然不亮，且電壓表無(wú)示數(shù)，其原因可能是小燈泡短路．
③排出故障后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P至電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為2.2V．要使小燈泡正常發(fā)光，滑片P應(yīng)向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)．
④多次改變滑片P的位置，獲得多組對(duì)應(yīng)的電壓、電流值，并繪制出如圖丙所示的圖象．由圖象可知，小燈泡的額定功率是0.5W．
（2）曉麗同學(xué)所在的實(shí)驗(yàn)小組的滑動(dòng)變阻器已損壞（其他器材和規(guī)格不變），老師提供了另一只滑動(dòng)變阻器（10Ω 1A），小組同學(xué)討論后發(fā)現(xiàn)，若要繼續(xù)用已連接完整的圖甲所示電路來(lái)測(cè)出小燈泡的額定功率，至少還要在原電路中串聯(lián)（選填“串”或“”并）一個(gè)7.5Ω的電阻．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)燈泡的額定電壓和電阻求出正常工作時(shí)的電流，就此判斷出電流表的量程，電流表應(yīng)與小燈泡串聯(lián)；
②電流表有示數(shù)說(shuō)明電路為通路，電壓表無(wú)示數(shù)示數(shù)說(shuō)明電壓表被短路；
③認(rèn)清電壓表的量程、分度值后讀數(shù)；測(cè)燈泡的額定功率應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓；
④由圖丙讀出小燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)的電流值，利用公式P=UI，計(jì)算額定功率；
（2）根據(jù)燈泡正常工作時(shí)的電流，計(jì)算電路中的總電阻，進(jìn)而求出定值電阻的阻值．

解答 解：（1）①由于標(biāo)有“2.5V”小燈泡的電阻值約為12Ω，則正常工作的電流約為I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，故電流表選量程為0～0.6A，將電流表的“0.6A”接線柱與燈泡左端接線柱相連，如圖所示：
；
②電流表有示數(shù)說(shuō)明電路為通路，電壓表無(wú)示數(shù)示數(shù)說(shuō)明電壓表被短路，即小燈泡短路；
③由圖乙可知電壓表的量程為0～3V，示數(shù)為2.2V，為測(cè)燈泡的額定功率應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓，即要增大小燈泡兩端電壓，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值，所以使滑動(dòng)變阻器的滑片向B移動(dòng)；
④由圖丙可知，燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，燈泡中的電流I=0.2A；小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）小燈泡正常工作時(shí)的電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；電路中的總電阻：R_總=$\frac{U}{{I}_{額}}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω；
則應(yīng)串聯(lián)的變阻器的最小阻值為：R_滑min=R_總-R_L=30Ω-12.5Ω=17.5Ω．
而滑動(dòng)變阻器為（10Ω 1A），故電路中總電阻過(guò)小，應(yīng)串聯(lián)定值電阻，阻值為：R=R_總-R_滑-R_L=30Ω-10Ω-12.5Ω=7.5Ω．
故答案為：（1）①實(shí)物電路如圖：②燈泡短路；③2.2；B；④0.5；
（2）串；7.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了設(shè)計(jì)電路圖，在判斷故障時(shí)，會(huì)根據(jù)電壓表的示數(shù)的變化判斷：若電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源能相通，電壓表兩接線柱之間有開(kāi)路；若電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電壓表被短路或與電源不能相通．