Question

【题目】小明在做“测量小灯泡的电功率”的实验时，备用实验器材有：三节新干电池、电流表（0～0.6A、0～3A）电压表（0～3V、0～15V）、两个滑动变阻器、（①“10Ω、0.5A”②“20Ω、1A）、小灯泡（额定电压为2.5V、正常发光时电阻约为10Ω）、开关、导体线若干。

（1）如图甲是该同学连接的错误电路，请在错误的一条线上打“×”，并用笔划线代替导线补画出正确的连线（导线不能交叉），改正电路。

（_______）

（2）电路连接正确后，闭合开关前，将滑动阻器的滑片调节到_____（填“A”或“B”）端。闭合开关后发现小灯泡不发光，电压表示数为零，电流表示数发生变化。该电路故障可能是_____。

（3）排除故障后，正确实验，根据测量的数据绘制了I﹣U图象如图乙，分析图象可知：

①小灯泡的额定功率为_____W。

②小灯泡在未接入电路时的电阻可能是_____（选填“0Ω”、“2Ω”、“5Ω”或“8.3Ω”）。

③该同学在实验中应选用规格为_____（填“①”或“②”）的滑动变阻器。

（4）他利用原有实验器材继续实验探究，增加了已知阻值的定值电阻R0和一个开关，只用一只电流表来测定额定电压为U额的小灯泡的额定电功率。设计如图丙的电路。按照此设计方案，请完成下列实验步骤：

①只闭合开关_____调节滑动变阻器，使电流表的示数为_____时，小灯泡正常发光。

②只闭合另一个开关，滑动变阻器的滑片_____（填“向左调节”“向右调节”或“保持不变”），记录电流表的示数I

③小灯泡的额定功率Pw＝_____。

Answer 1

【答案】 B 灯泡短路 0.75 2Ω ③② S2 保持不变 U额（I﹣）

【解析】

（1）原电路中，电压表测电源电压是错误的，应测灯的电压；

（2）为保护电路，闭合开关前，将滑动阻器的滑片调节到阻值最大处；

闭合开关后电流表示数发生变化，说明电路为通路，根据小灯泡不发光，电压表示数为零分析该电路可能的故障；

（3）①根据测量的数据绘制了I﹣U图象可知灯在额定电压下的电流，根据P＝UI求出小灯泡的额定功率；

②由图知，灯在1V时的电流，由欧姆定律得出此时灯的电阻，由灯的电阻随温度的升高而变大，但灯的电阻不可能为0回答；

③由欧姆定律得出灯的额定电流，灯正常发光时，根据串联电路的规律及欧姆定律求出变阻器连入电路中的电阻，确定该同学在实验中应选用规格的滑动变阻器；

（4）实验步骤：

要测灯的额定功率，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下，将R0与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电流表示数为时，由并联电路电压的规律，灯的电压为额定电压，灯正常发光；

保持滑片位置不变，通过开关的转换，使电流表测灯与定值电阻并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据P＝UI写出灯的额定功率的表达式。

（1）图甲电路中，电压表测电源电压是错误的，应测灯的电压，如下改正：

（2）电路连接正确后，闭合开关前，为保护电路，将滑动阻器的滑片调节到阻值最大处的B端。闭合开关后电流表示数发生变化，说明电路为通路，发现小灯泡不发光，电压表示数为零，该电路故障可能是灯泡短路。

（3）①根据测量的数据绘制了I﹣U图象可知：灯在额定电压下的电流为0.3A，故小灯泡的额定功率为：

P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。

②由图知，灯在1V时的电流为0.2A，由欧姆定律，此时灯的电阻：

R1＝=＝5Ω，

因灯的电阻随温度的升高而变大，但灯的电阻不可能为0，故小灯泡在未接入电路时的电阻可能是2Ω；

③额定电压为2.5V、正常发光时电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：

IL＝=＝0.25A，

灯正常发光时，由串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路中的电阻：

R滑＝==＝14Ω＞10Ω；

故该同学在实验中应选用规格为②的滑动变阻器。

（4）实验步骤：

①只闭合开关S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为时，小灯泡正常发光。

②只闭合另一个开关，滑动变阻器的滑片保持不变，记录电流表的示数I

③在①中，电流表测定值电阻的电流，由欧姆定律和并联电路电压的规律，灯的电压U额，灯正常发光，因电路连接关系和电阻大小不变，通过灯的电流不变，由并联电路电流的规律，灯的额定电流为：

I额＝I，

小灯泡的额定功率：

P＝U额（I）.