Question

12．某實(shí)驗(yàn)小組使用下列器材來測(cè)定小燈泡的功率：待測(cè)小燈泡（額定電壓2.5V，額定功率不大于1.5W）、電壓表（3V、15V雙量程）、電流表（0.6A、3A雙量程）、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)、導(dǎo)線等，如圖1所示．

（1）請(qǐng)你用鉛筆畫線連接好實(shí)物，要求滑動(dòng)變阻器連接B、C接線柱．
（2）開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到B端，這樣做能對(duì)電路起保護(hù)作用，在實(shí)驗(yàn)過程中滑動(dòng)變阻器的另一個(gè)作用通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓．
（3）若開關(guān)閉合后，燈泡特別亮，左右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器但燈的亮度沒有改變，則可能的原因是滑動(dòng)變阻器選擇了最上面的兩個(gè)接線柱．
（4）若開關(guān)閉合后，小燈泡不亮，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)接近3V，則可能的原因是燈泡斷路．
（5）若開關(guān)閉合后，電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為零，則可能的原因是燈泡短路．
（6）若開關(guān)閉合后，向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)電壓表減小，電流表增大，則可能的原因是電壓表并聯(lián)在了滑動(dòng)變阻器兩端了．
（7）開關(guān)閉合后，若觀察到小燈泡兩端電壓為1.5V，要使小燈泡正常發(fā)光，則滑片P應(yīng)向左方移動(dòng)（填“左”或“右”），直到電壓表示數(shù)為2.5V為止，再觀察電流表的示數(shù)，才能計(jì)算出小燈泡的額定功率．
（8）如果額定電壓下測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖2所示，則小燈泡的額定電阻8.3Ω，額定功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）知道該實(shí)驗(yàn)的電路是串聯(lián)電路，據(jù)小燈泡的額定電壓可以判斷出電壓表的量程，據(jù)小燈泡的額定功率不大于1.5W，可以判斷電流表的量程．
（2）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)該打到最大阻值處；同時(shí)此時(shí)滑動(dòng)變阻器的作用是：其一是保護(hù)電路；其二是通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓；
（3）滑動(dòng)變阻器不能調(diào)節(jié)電路中電流，其連接方式必然是錯(cuò)誤的．
（4）電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因．
（5）電流表示數(shù)為零，說明電路故障為斷路，電壓表示數(shù)不為零，電路是連通的，再據(jù)電壓表的示數(shù)進(jìn)行判斷即可．
（6）據(jù)電壓表所并聯(lián)的位置，結(jié)合歐姆定律分析即可判斷；
（7）若要增大燈泡兩端的電壓，則應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的阻值，根據(jù)滑動(dòng)變阻器下面所接的接線柱判斷滑片的移動(dòng)方向；
（8）讀出小燈泡的額定電流，而后據(jù)歐姆定律和P=UI可以計(jì)算出小燈泡的額定電阻和額定功率．

解答 解：（1）該電路是一個(gè)串聯(lián)電路，據(jù)燈泡的額定電壓是2.5V可知，電壓表應(yīng)該選擇小量程，且并聯(lián)在小燈泡兩端；由于燈泡的額定功率不大于1.5W，故據(jù)P=UI可知，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5W}{2.5V}$=0.6A，故此時(shí)電流表應(yīng)該選擇小量程．如下圖：

（2）此時(shí)滑片左邊的電阻絲接入電路，所以滑片在最右邊時(shí)，接入電路的電阻最大，故閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)該打到B處；此時(shí)滑動(dòng)變阻器的作用是：其一是保護(hù)電路；其二是通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓；
（3）此時(shí)燈泡很亮，說明電路電阻很小，且移動(dòng)滑片，燈泡的亮度不變，即說明變阻器失去變阻的作用，故可判斷此時(shí)滑動(dòng)變阻器是選擇的最上面的兩個(gè)接線柱；
（4）閉合開關(guān)，小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路出現(xiàn)斷路現(xiàn)象；又因?yàn)殡妷罕碛惺緮?shù)接近電源電壓3V，說明在電壓表兩接線柱與電源正負(fù)極相連，故故障原因是燈泡處斷路；
（5）若開關(guān)閉合后，電流表有示數(shù)，即表明電路是連通的，而電壓表示數(shù)為零，即表明電壓表可能測(cè)量的是導(dǎo)線的電壓，故很有可能是由于燈泡短路造成的；
（6）正常情況下，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，故若變阻器的電阻變小，必然電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)也變大；而此時(shí)電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小，即說明此時(shí)電壓表并聯(lián)在了滑動(dòng)變阻器兩端了；
（7）小燈泡兩端電壓小于它的額定電壓，要使小燈泡正常發(fā)光則應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向左滑動(dòng)，直到電壓表的示數(shù)為2.5V，再記錄下電流表的示數(shù)即可．
（8）此時(shí)電流表選擇的是小量程，故分度值是0.02A，故其示數(shù)是0.3A，所以其額定電阻是：據(jù)I=$\frac{U}{R}$可得：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
此時(shí)燈泡的額定功率是：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
故答案為：（1）見上圖；（2）B；保護(hù)；通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓；（3）滑動(dòng)變阻器選擇了最上面的兩個(gè)接線柱；（4）燈泡斷路；（5）燈泡短路；（6）電壓表并聯(lián)在了滑動(dòng)變阻器兩端了；（7）左；2.5；電流表；（8）8.3；0.75．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了電路的連接，特別要注意電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的接法，同時(shí)考查了滑動(dòng)變阻器的使用及有關(guān)電路故障的分析也是電學(xué)�？疾榈膯栴}，在分析時(shí)要從斷路或短路方面考慮．