Question

一只小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)的電流約為0.3A．小雨同學(xué)想測量這個(gè)小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表、一個(gè)開關(guān)，電壓為6V的電源，滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線若干．
（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路圖甲連接完整．
（2）電路正確連接后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，出現(xiàn)這一故障的原因可能是

 

．
（3）利用所給器材，該實(shí)驗(yàn)裝置

 

（選填“能”或“不能”）用來驗(yàn)證歐姆定律中的電流與電壓的關(guān)系．
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小雨用了一個(gè)已知阻值為R₀的電阻和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖2所示的電路，也測出了燈泡的額定功率．請完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點(diǎn)

 

（選填“1”或“2”），移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為

 

V；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)

 

（選填“1”或“2”），保持滑片的位置不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)U；
③燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=

 

（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析：（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，正確選擇量程；
（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，則電路斷路，電壓表有示數(shù)，則與燈泡并聯(lián)的電路斷路；
（3）電流和電壓、電阻有關(guān)，要探究電流與電壓的關(guān)系，需保證電阻不變，改變電壓；結(jié)合燈絲電阻與溫度有關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
（4）在沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于2.5V，然后測出此時(shí)定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算出燈泡的額定電功率．

解答：解：（1）電流表與燈泡串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流約為0.3A，所以電流表可選擇0～0.6A的量程，如圖所示：

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，則電路斷路，電壓表有示數(shù)，則與燈泡并聯(lián)的燈泡斷路；
（3）要驗(yàn)證電流與電壓的關(guān)系，需保持導(dǎo)體的電阻不變，由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以實(shí)驗(yàn)中不能保證燈泡的電阻不變，不能驗(yàn)證歐姆定律中的電流與電壓的關(guān)系；
（4）①首先使燈泡兩端的電壓為2.5V，使其正常發(fā)光，所以閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點(diǎn)2，移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②再測定值電阻兩端的電壓，將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)1，保持滑片的位置不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)U，則定值電阻兩端的電壓為U-2.5V；
③電路中的電流I=

U0

R0

=

U-2.5V

R0

；
則P=UI=2.5V×

U-2.5V

R0

=

2.5V(U-2.5V)

R0

．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）不能；（4）①2；2.5；②1；③

2.5V(U-2.5V)

R0

．

點(diǎn)評：此題考查了實(shí)物電路的連接、電路故障的分析、控制變量法的應(yīng)用及燈絲電阻與溫度的關(guān)系，同時(shí)考查了在沒有電流表的情況下，電功率的測量方法，這是本題的難點(diǎn)，此題考查全面，綜合性較強(qiáng)．