Question

14．小強(qiáng)想測(cè)定小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻和額定功率，所用器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器、電表、開關(guān)和導(dǎo)線．
（1）圖甲是小紅沒有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整；
（2）小強(qiáng)連好電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障的原因可能是燈泡斷路（寫出一種即可）；
（3）小強(qiáng)排除故障后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右滑動(dòng)（選填“左”或“右”）；
（4）小強(qiáng)通過移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制成了圖乙所示的U-I圖象．根據(jù)圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（5）小強(qiáng)做完上述實(shí)驗(yàn)后又進(jìn)一步思考，只用一塊電壓表和一個(gè)已知阻值的定值電阻R₀，能否測(cè)出小燈泡的額定功率，他設(shè)計(jì)了如圖所示電路圖，請(qǐng)幫他寫出：
①主要的實(shí)驗(yàn)步驟（用相應(yīng)的字母代替物理量）．
②小燈泡的額定功率的表達(dá)式P_額=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中電壓表測(cè)燈泡電壓，根據(jù)燈泡額定電壓確定其量程；
（2）常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（3）為使喚燈泡正常發(fā)光，電壓要達(dá)到額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理分析滑片的移動(dòng)方向；
（4）由圖象讀出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算其額定功率；
（5）當(dāng)燈泡兩端電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光，因此先讓電壓表測(cè)量燈泡兩端電壓，使燈泡正常發(fā)光，然后測(cè)量出燈泡和定值電阻兩端的電壓，再結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，最后根據(jù)P=UI表示出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）測(cè)燈泡電阻和功率的實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓2.5V，所以電壓表應(yīng)使用0-3V量程，如圖所示：
；
（2）燈泡不亮，可能是燈泡斷路，或燈泡短路，或燈泡之外電路斷路造成的；
電流表無示數(shù)，說明電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連接相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，綜合分析可知，小燈泡斷路．
（3）據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律可知，誰的電阻大，誰分擔(dān)的電壓多可知，要想讓燈泡的電壓變大，可以讓變阻器的電壓變小，故讓變阻器的阻值變小即可，所以應(yīng)將變阻器向右移動(dòng)，從而提高燈泡電壓使其正常發(fā)光；
（4）燈泡電壓達(dá)到額定電壓2.5V時(shí)正常發(fā)光，由圖象可知此時(shí)燈泡電流為0.2A，所以燈泡的額定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）①步驟：
a、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；
b、再將開關(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，由于串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以燈泡正常發(fā)光時(shí)，定值電阻R₀兩端的電壓為U-2.5V，由歐姆定律可得，此時(shí)通過燈泡的電流：I=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$；
②燈泡額定功率的表達(dá)式：P_額=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）燈泡斷路；
（3）右；
（4）0.5；
（5）①步驟：
a、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；
b、再將開關(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．
②$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、電路故障分析、滑動(dòng)變阻器使用、電功率、歐姆定律等問題，是�？紗栴}，一定要掌握；連接電路圖時(shí)，注意電壓表量程的選擇；電路故障一般有斷路與短路兩種，要根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．