Question

一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A．小雨同学想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电压为6V的电源，滑动变阻器，导线若干．
（1）请你用笔画线代替导线，将电路图甲连接完整．
（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是

 

．
（3）利用所给器材，该实验装置

 

（选填“能”或“不能”）用来验证欧姆定律中的电流与电压的关系．
（4）完成上述实验后，小雨用了一个已知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图2所示的电路，也测出了灯泡的额定功率．请完成下列实验步骤：
①闭合开关S_l，将S₂拨到触点

 

（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为

 

V；
②再将开关S₂拨到触点

 

（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P_额=

 

（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析：（1）电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，正确选择量程；
（2）灯泡不亮，电流表无示数，则电路断路，电压表有示数，则与灯泡并联的电路断路；
（3）电流和电压、电阻有关，要探究电流与电压的关系，需保证电阻不变，改变电压；结合灯丝电阻与温度有关的特点进行分析；
（4）在没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于2.5V，然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答：解：（1）电流表与灯泡串联，灯泡正常发光时的电流约为0.3A，所以电流表可选择0～0.6A的量程，如图所示：

（2）灯泡不亮，电流表无示数，则电路断路，电压表有示数，则与灯泡并联的灯泡断路；
（3）要验证电流与电压的关系，需保持导体的电阻不变，由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以实验中不能保证灯泡的电阻不变，不能验证欧姆定律中的电流与电压的关系；
（4）①首先使灯泡两端的电压为2.5V，使其正常发光，所以闭合开关S_l，将S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；
②再测定值电阻两端的电压，将开关S₂拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U，则定值电阻两端的电压为U-2.5V；
③电路中的电流I=

U0

R0

=

U-2.5V

R0

；
则P=UI=2.5V×

U-2.5V

R0

=

2.5V(U-2.5V)

R0

．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）不能；（4）①2；2.5；②1；③

2.5V(U-2.5V)

R0

．

点评：此题考查了实物电路的连接、电路故障的分析、控制变量法的应用及灯丝电阻与温度的关系，同时考查了在没有电流表的情况下，电功率的测量方法，这是本题的难点，此题考查全面，综合性较强．