Question

13．在測定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為20Ω．兩只滑動(dòng)變阻器（“10Ω　1A”、“20Ω　1A”），導(dǎo)線若干．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整．
（2）在實(shí)驗(yàn)過程中選擇的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是20Ω　1A．
（3）小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中連接好電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)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)，原因可能是小燈泡斷路（填“短路”或“斷路”）．
（4）排除故障后，小明閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）小明同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，由歐姆定律計(jì)算燈泡正常發(fā)光電流，從而確定電流表量程；
（2）由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（3）小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路，再根據(jù)電壓表的示數(shù)判斷出電路故障；
（4）電壓表測燈泡電壓，讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律判斷滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)方向；
（5）由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時(shí)的電流，由P=UI計(jì)算其額定功率．

解答 解：
（1）測定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，由歐姆定律可得燈泡正常發(fā)光電流約為：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{20Ω}$=0.125A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程，如圖所示：
；
（2）串聯(lián)電路特點(diǎn)知，燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中電流約為：I_R=I=0.125A，
此時(shí)變阻器連入阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{4.5V-2.5V}{0.125A}$=16Ω，所以應(yīng)選擇“20Ω　1A”的滑動(dòng)變阻器；
（3）小燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，說明電路中有斷路的地方，電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩個(gè)接線柱和電源連接的部分沒有斷路，故障是小燈泡斷路了；
（4）電壓表測量燈泡的電壓，電壓表量程0-3V，分度值0.1V，由圖知電壓表示數(shù)為2.2V，即燈泡兩端的電壓為2.2V，
要使燈泡兩端電壓由2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻減小，滑動(dòng)變阻器連入電路的部分減小，滑片向B端移動(dòng)；
（5）由圖象可知，當(dāng)燈泡電壓為2.5V時(shí)的電流為0.2A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）見上圖；（2）20Ω　1A；（3）斷路；（4）2.2；B；（5）0.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測燈功率的實(shí)驗(yàn)，涉及到實(shí)物圖的連接，滑動(dòng)變阻器的選擇、電流表的使用，故障問題分析，功率計(jì)算等，涉及到的知識(shí)較多；雖綜合性強(qiáng)，但都屬于基礎(chǔ)知識(shí)，難度適中．