Question

17．小張和小李兩位同學各自進行“測定小燈泡電功率”的實驗．實驗中使用的小燈泡上標有“2.5V”字樣，滑動變阻器上標有“20Ω  2A”字樣．

（1）小張連接的電路如圖甲所示，實驗操作步驟完全正確，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，電流表、電壓表的示數(shù)如圖乙（a）、（b）所示，他所用的電源電壓為4.5V．接著他移動滑動變阻器的滑片P，當觀察到電壓表的示數(shù)為2.5V時，此時滑動變阻器的滑片恰好在中點上，小燈泡正常發(fā)光時的功率為0.5W．
（2）小李正確連接了電路，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，觀察到小燈泡始終不亮，電流表有示數(shù)，電壓表的示數(shù)為零．若電路中只存在一處故障，則故障是燈泡短路．

Answer 1

分析 （1）實驗步驟正確，閉合開關(guān)時滑動變阻器接入電路的阻值為滑動變阻器的最大阻值，由圖2讀出電表示數(shù)，由公式U=IR及串聯(lián)電路特點求出電源電壓；由串聯(lián)電路特點求出電壓表示數(shù)為2.5V時滑動變阻器兩端電壓，然后由歐姆定律求出電路電流，最后由電功率公式P=UI求出燈泡正常發(fā)光時的電功率．
（2）電路故障有兩種：斷路或短路；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；電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路；電壓表沒有示數(shù)，可能是電壓表并聯(lián)電路之外電路存在斷路或與電壓表并聯(lián)的燈泡短路造成的；綜合分析可知，電路故障原因是：燈泡短路．

解答 解：（1）由圖2可知，電流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.14A；
由圖（b）可知電壓表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是1.7V；
閉合開關(guān)時，滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=20Ω，
電源電壓U=U_L+U_滑=U_V+IR_滑=1.7V+0.14A×20Ω=4.5V；
當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑′=U-U_L額=4.5V-2.5V=2V，
此時電路電流I′=$\frac{{U}_{滑}′}{\frac{1}{2}{R}_{滑}}$=$\frac{2V}{\frac{1}{2}×20Ω}$=0.2A，燈泡正常發(fā)光時的功率P=U_L額I′=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，小燈泡始終不亮，電流表有示數(shù)，電壓表的示數(shù)為零，電路中只存在一處故障，則故障是燈泡短路．
故答案為：（1）4.5；0.5；（2）燈泡短路．

點評 本題考查了求電源電壓、燈泡功率、電路故障分析等問題，熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點及歐姆定律、電功率公式是正確解題的關(guān)鍵．