Question

12．在“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲電
阻約為10Ω，所用滑動變阻器的最大阻值40Ω．

（1）請用筆畫線代替導線在圖甲中完成實物電路的連接．
（2）同學們進行試觸時，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開路（ 選填：“小燈泡開路”、“小燈泡短路”或“滑動變阻器處開路”）．
（3）某次實驗中，同學們看到電壓表示數(shù)為1.8V，要使燈泡L正常發(fā)光應向A （ 選填：“A”或“B”）端移動滑片，同時視線應注意觀察電壓表 示數(shù)，當燈正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.6 W．
（4）此實驗還可以只用電流表而不用電壓表也能測燈泡額定功率，其電路如圖丙所示，R₀=10Ω，其中關鍵的一步是必須調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表A₂的示數(shù)為0.25 A時，再讀出電流表A₁的示數(shù)，才能計算出小燈泡的額定功率．
（5）某同學還想探究電流與電阻的關系，于是將甲圖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20Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表量程，與燈并聯(lián)；求出燈正常發(fā)光時的電流大小，確定電流表量程，串聯(lián)在電路中；變阻器接線柱按一下一上的原則接入電路中；
（2）發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路之外的電路是連通的，與電壓表并聯(lián)的燈開路了；
（3）燈在額定電壓下正常工作，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，確定滑片移動方向，同時視線注意電壓表示數(shù)，當電壓表為2.5V時，燈正常發(fā)光時；根據(jù)電流表選用小量程讀數(shù)，
根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（4）此題用到了雙安法測電功率．要測量小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓為額定電壓，根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等和利用歐姆定律計算電流即可．

解答 解：（1）因燈的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用小量程，燈正常發(fā)光時的電流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表選用小量程，變阻器接線柱按一下一上的原則接入電路中，如下圖所示：

（2）經(jīng)分析，同學們進行試觸時，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開路了而導致電壓表串聯(lián)在電路中了；
（3）燈在額定電壓下正常工作，電壓表示數(shù)為1.8V小于2.5V，所以應增大燈的電壓，減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻，滑片向A端移動，同時視線注意電壓表示數(shù)，當電壓表為2.5V時，燈正常發(fā)光時，如圖乙中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A，
則小燈泡的額定功率是P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）要測量小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓為額定電壓2.5V，根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等，則定值電阻兩端電壓也等于2.5V，又知R₀=10Ω，故電流表A₂的示數(shù)為I₂=$\frac{U}{{R}_{0}}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
（5）電源電壓為6V，電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器分壓為4V，是定值電阻兩端電壓的兩倍，滑動變阻器接入電路的阻值為定值電阻阻值的兩倍，滑動變阻器最大阻值為40歐姆，因此定值電阻最大阻值為20歐姆．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）小燈泡開路；
（3）A；電壓表；0.6A；
（4）0.25；
（5）20．

點評 本題測量小燈泡電功率，考查電路的連接，故障的分析、控制變量法的運用、操作的過程及在沒有電壓表情況下設計實驗方案的能力及對器材的選擇等，綜合性較強．