Question

小明和小華用如圖1所示的器材做“測定小燈泡的電功率”的實驗，小燈泡上標有“2.5V”的字樣．

（1）對照圖1所示的電路圖，將圖2中未連接部分連好．（原電路中，已連接部分完好無誤）
（2）小華連完電路并閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)約為O.3A．產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是

燈泡短路

．
（3）他們糾正錯誤并檢查電路無誤后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只有2V，這時應調節(jié)滑動變阻器的滑片向

左

移動（左或右），使電壓表的讀數(shù)為

2.5

V，燈泡才能正常發(fā)光，這時電流表示數(shù)如圖3所示，則小燈泡的額定功率是

0.7

W．
（4）若電源電壓為6V，滑動變阻器有“10Ω  1.5A”和“20Ω  1A”兩種規(guī)格，則本實驗中應選用規(guī)格為

“20Ω 1A”

的滑動變阻器．
（5）該實驗中滑動變阻器的作用除保護電路外，還有

使燈泡兩端電壓等于額定電壓

．
（6）若電流表壞了，另外給你一定值電阻R₀，小明設計了如圖4所示的電路圖，請你寫出實驗步驟和小燈泡額定功率的表達式．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，電流表、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
（2）常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障原因．
（3）電壓表示數(shù)小于燈泡額定電壓，為測燈泡額定功率，應減小滑動變阻器接入接入電路的電阻，增大燈泡兩端的電壓，根據(jù)電路圖確定滑片的移動方向；當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；由圖3所示電流表確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓，
然后由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器．
（5）滑動變阻器可以保護電路，可以改變燈泡兩端的電壓．
（6）用電壓表分別測出燈泡與定值電阻電壓，根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)電路特點求出通過燈泡的電流，
然后由電功率公式求出燈泡電功率．

解答：解：（1）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表應選0～3V量程，燈泡、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示．
（2）電壓表示數(shù)為零，可能是與電壓表并聯(lián)的電路短路或電壓表并聯(lián)電路之外存在斷路造成的；電流表示數(shù)接近0.3A，說明電路是通路，不存在斷路，綜合分析可知，電路故障原因是：燈泡短路．
（3）由電路圖可知，向左移動滑片，滑動變阻器接入電路阻值減小，燈泡兩端電壓變大，當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V時，燈泡正常發(fā)光；由圖3所示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.28A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（4）燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，電路電流I=0.28A，
∵I=

U

R

，∴R_滑=

U滑

I

=

3.5V

0.28A

=12.5Ω＞10Ω，應選“20Ω  1A”的滑動變阻器．
（5）滑動變阻器可以保護電路，另一方面調節(jié)滑片可以改變燈泡兩端電壓，使燈泡電壓等于額定電壓．
（6）實驗步驟：①電壓表與燈泡并聯(lián)，閉合開關，調節(jié)滑片使電壓表示數(shù)等于額定電壓2.5V；
②斷開開關，把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，保持滑片位置不變，讀出電壓表示數(shù)U₁；
求燈泡額定功率：電路電流I=

U1

R0

，燈泡額定功率P=U_LI=2.5V×

U1

R0

．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）燈泡短路；（3）左；2.5；0.7；
（4）“20Ω  1A”；（5）使燈泡兩端電壓等于額定電壓；（6）實驗步驟如上所述；燈泡功率=2.5V×

U1

R0

．

點評：本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、滑動變阻器的調節(jié)、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實驗設計等問題；連接電路圖時注意電表量程的選擇；對電表讀數(shù)時，應先確定電表量程與分度值，讀數(shù)時視線要與刻度線垂直．