Question

8．小明欲測量一只小燈泡的額定功率．器材如下：待測小燈泡（額定電壓為2.5V）、電源（電壓恒為6V）、電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（0～3V、0～15V）、標有“50Ω 1A”的滑動變阻器A和標有“×Ω 1A”的滑動變阻器B（阻值不變）、開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲所示是小明用滑動變阻器A接入電路，開始時連接的電路，仔細觀察發(fā)現(xiàn)該電路存在連接錯誤，但只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“X”，并用筆畫線代替導(dǎo)線在原圖上畫出正確的接法．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，接下來應(yīng)進行的操作是A．
A．檢查燈泡是否斷路                  B．檢查燈泡是否短路
C．檢查開關(guān)是否閉合                  D．移動滑動變阻器滑片
（3）正確操作后，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的額定功率為0.75W．
（4）小明還想換一種方法測定該小燈泡的額定功率，他首先斷開開關(guān)，保持滑動變阻器A的滑片位置不變，用滑動變阻器B替換小燈泡，試觸后電壓表的示數(shù)未超過3V，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器B，使電壓表示數(shù)為2.5V，接著保持滑動變阻器B的滑片位置不變，把另一只滑動變阻器的滑片移到阻值最大端，此時電壓表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定電功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）原電路圖中，電流表與燈并聯(lián)了；
（2）若電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源能相通，若無示數(shù)，說明電壓表與電源不能相通；
（3）認清電流表小量程分度值讀數(shù)，根據(jù)_額=U_額I求燈的額定功率；
（4）本實驗采用等效替代法測燈泡電阻，即用滑動變阻器B替代燈泡與A滑動變阻器串聯(lián)，移動變阻器B滑片的位置，當電壓表示數(shù)為2.5V后，要控制B的滑片不動，由題目條件，根據(jù)歐姆定律求出B連入阻值，即為燈正常工作時的電阻，根據(jù)P_額=U_額I計算燈泡的額定功率．

解答 解：（1）燈應(yīng)與電壓表并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，故連接燈的左接線柱與電源負極的連線有誤，將上面錯誤的導(dǎo)線
連接電源負極的線改接在變阻器金屬桿的左接線柱即可，如右所示：
（2）電壓表并聯(lián)在燈的兩端有示數(shù)，而燈不亮，說明小燈泡的所在的支路斷路，故應(yīng)檢查燈泡是否斷路．故選A；
（3）電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈泡的額定功率P_額=U_額I=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）小明還想換一種方法測定該小燈泡的額定功率，他首先斷開開關(guān)，保持滑動變阻器A的滑片位置不變，用滑動變阻器B替換小燈泡，試觸后電壓表的示數(shù)未超過3V，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器B使電壓表示數(shù)為2.5V，此時變阻器B連入電路中的電阻大小即為燈正常工作時電阻的大��；
保持滑動變阻器B的滑片位置不變，把滑動變阻器A的滑片移到阻值最大端，即R_A=50Ω，此時電壓表示數(shù)
U_B=1.2V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，變阻器A的電壓U_A=6V-1.2V=4.8V，根據(jù)分壓原理，則小燈泡的額定電功率為$\frac{{U}_{B}}{{U}_{A}}$=$\frac{{R}_{B}}{{R}_{A}}$，此時變阻器B連入電路中的阻值R_B=$\frac{{U}_{B}}{{U}_{A}}$×R_A=$\frac{1.2}{4.8}$×50Ω=12.5Ω，小燈泡的額定功率
P_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{R}_{B}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{12.5Ω}$=0.5W．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）A；
（3）0.75；
（4）B；B；0.5．

點評 本題測量小燈泡的額定電功率，考查電路的連接、故障的分析與判斷、等效替代法及設(shè)計實驗方案的能力，綜合性較強，屬于壓軸題．