Question

5．某實驗小組做“測量小燈泡電功率”的實驗電路如圖甲所示．已知電源電壓為4V，小燈泡的額定電壓為2.5V，所用滑動變阻器的最大阻值為40Ω．

（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于A端（填“A”或“B”），目的是保護電路．
（2）同學(xué)們進行試觸時，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則電路中發(fā)生的故障可能是小燈泡斷路（填“小燈泡斷路”、“小燈泡短路”或“滑動變阻器處斷路”）；
（3）排除電路故障后，閉合開關(guān)，移動滑片P到某位置時，電壓表的示數(shù)為2.2V，若想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向B（填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V，這時電流表的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為0.32A，則小燈泡的額定功率為0.8W．
（4）某同學(xué)還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將圖甲中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，他更換的定值電阻R的阻值不能大于40Ω．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動變阻器的最大阻值；滑動變阻器的基本作用是保護電路，在此實驗中，滑動變阻器主要起到改變燈泡兩端的電壓和電流的作用；
（2）進行試觸時，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱之間與電源是通路，而電流表無示數(shù)說明電路某處出現(xiàn)斷路，燈泡不亮，說明故障出現(xiàn)在燈泡處，由此判斷電路的故障；
（3）要測量燈泡額定功率，必須使燈泡正常發(fā)光．根據(jù)串聯(lián)電路分壓關(guān)系確定滑片移動方向；根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的分配規(guī)律分析答題．

解答 解：
（1）閉合開關(guān)前，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大，故將滑片放在A端；目的是保護電路的安全；
（2）進行試觸時，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱之間與電源是通路，而電流表無示數(shù)說明電路某處出現(xiàn)斷路，燈泡不亮，說明故障出現(xiàn)在燈泡處，由此判斷電路的故障為燈泡斷路；
（3）要使得小燈泡的電壓增大到2.5V，由于電源電壓不變，則需要使得滑動變阻器的電壓變小，根據(jù)串聯(lián)電路中電壓之比等于電阻之比，所以應(yīng)該使得滑動變阻器的有效阻值變小，故需將滑片向B移動；
由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A；
則小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（4）電源電壓為4V，電阻兩端電壓為2V，則滑動變阻器分得電壓為2V，與定值電阻兩端電壓相等，故滑動變阻器接入電路的阻值與定值電阻的阻值相等；由于滑動變阻器最大阻值為40Ω，因此更換的定值電阻的阻值最大不能大于40Ω．
故答案為：（1）A；保護電路； （2）小燈泡斷路；  B； 2.5；  0.32；  0.8；  （4）40．

點評 此題是測量燈泡的電功率實驗，考查了連接電路的注意事項、滑動變阻器的作用、電流表讀數(shù)、故障分析及電功率的計算，屬于基礎(chǔ)題；同時要搞清楚在串聯(lián)電路中電壓的分配與其電阻成正比，即$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$．這是解決后面題目的關(guān)鍵．