Question

19．在測定“小燈泡電功率”的實驗中，小明所在的實驗小組用的電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω．他們所設計的實驗電路如圖甲所示．

（1）在連接電路時，開關應處于斷開狀態(tài)，電流表的量程應選0～0.6A．應該選用的滑動變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．
（2）請你用筆畫線代替導線，按照電路圖將實物電路補充完整．（導線不能交叉）
（3）閉合開關前，圖甲中滑動變阻器的滑片P應位于左（選填“左”或“右”）端．
（4）小剛同學閉合開關，移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑片P向右（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）小麗同學移動滑片P，記下多組對應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，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（6）一段時間后，小燈泡突然熄滅，電壓表、電流表均無示數(shù)，則可能出現(xiàn)的故障是滑動變阻器斷路了．（寫出一種情況即可）

Answer 1

分析 （1）為防止連接最后一根導線時，電路中電流過大燒壞用電器，在連接電路時開關應斷開；根據串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出燈泡額的電流的大約值來確定電流表的量程；根據串聯(lián)電路電壓特點，求出燈泡正常工作時，滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，即可選擇合適的滑動變阻器；
（2）根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，電流串聯(lián)在電路中；
（3）為防止閉合開關時，電路中電流過大燒壞用電器，保護電路的滑動變阻器處于最大阻值處；
（4）根據電壓表的量程和分度值讀出其實數(shù)，根據串聯(lián)電路電阻的分壓特點判斷滑動變阻器滑片移動的方向；
（5）根據圖象讀出2.5V時通過燈泡的電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率；
（6）燈泡熄滅，電流表均無示數(shù)電路可出現(xiàn)了斷路，再由電壓表也無示數(shù)初步確定斷路處，由此分析判斷故障．

解答 解：
（1）為保護電路，在連接電路時，開關應處于斷開狀態(tài)；
燈泡正常工作時的電壓U_L=2.5V，
串聯(lián)電路中各處的電流相等，根據歐姆定律可得，此時電路中的電流約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應使用0～0.6A量程；
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，此時滑動變阻器分得電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器接入電路中的電阻約為：R_滑═$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，故滑動變阻器應選R₂．
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，電流表0.6的接線柱與開關的右接線柱相連，如圖所示：

（3）閉合開關前，保護電路的滑動變阻器的滑片處于最大阻值處的左端；
（4）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，燈泡兩端的電壓為2V；
要測量小燈泡的額定功率，應增大燈泡兩端的電壓到2.5V，根據串聯(lián)電路的分壓特點可知，應減小滑動變阻器分得的電壓，即減小滑動變阻器接入電路的電阻，故滑片向右端移動．
（5）由圖象可知，燈泡的額定電流為0.2A，燈泡的額定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
（6）燈泡熄滅，電流表均無示數(shù)電路可出現(xiàn)了斷路，電壓表也無示數(shù)，說明電壓表到電源間有斷路，所以故障可能是滑動變阻器斷路了．
故答案為：
（1）斷開；0.6；R₂；
（2）見上圖；
（3）左；
（4）2；右；
（5）0.5；
（6）滑動變阻器斷路了．

點評 本題考查了電表量程的選擇和連接以及讀數(shù)、滑動變阻器的使用和規(guī)格的選擇、歐姆定律和電功率公式的應用等，這些知識點是伏安法測功率中最常見的內容，也是�？嫉膬热荩�