Question

18．某同学在测量小灯泡电功率的实验中，提供的器材有：6V 铅蓄电池组、一块电流表、一块电压表、额定电压为2.5V 的待测小灯泡、开关、导线，规格为”50Ω 1A”和“10Ω 1.5A”的两种滑动变阻器．实验时连接的电路如图1甲所示．

（ 1）正确连接电路，将滑动变阻器的滑片移到最左端，然后闭合开关，发现无论怎么移动滑片小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这个现象的原因是灯泡断路．
（2）排除故障后，闭合开关继续实验．当电压表示数为2.5V 时，电流表示数如图1乙所示，则小灯泡正常发光时通过灯丝的电流为0.28 A，小灯泡的额定功率为0.7W．
（3）为顺利完成实验，在实验中应选用规格为50Ω 1A的滑动变阻器．：
（4）实验时电压表损坏，现场没有可换的电压表，教师给了该实验组一个已知阻值为R₀的定值电阻，一只单刀双掷开关，请你设计出不用电压表也能测出额定电压为2.5V 的小灯泡额定功率的电路图，画在图2方框中．

Answer 1

分析 （1）连接电路时，应将滑动变阻器的滑片移到最大值处；
电流表指针几乎不动，说明电路中电阻很大，可能是断路了；电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接的电路中无断路．由此分析原因；
（2）由电流表的量程和分度值读数，由P=UI计算电功率；
（3）求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．
（4）测出定值电阻两端的电压，根据并联电路的电压知识得知灯泡两端的电压，测出干路电流，根据并联电路的特点得出灯泡的电流，从而根据P=UI得出灯泡的功率．

解答 解：
（1）为了保护电路，由图知，连接电路时，应将滑动变阻器的滑片移到最大值左端；
电流表指针几乎不动，可能是断路了；电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接的电路中是通路，所以故障的原因可能是灯泡断路了；
（2）由图甲知，电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，由图乙知灯泡正常发光时的电流为0.28A，灯的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×0.28A=0.7W；
（3）由（2）泡正常发光电路中电流约为：I_额=0.28A
此时变阻器两端电压U_变=U-U_额=6V-2.5V=3.5V，
变阻器连入阻值：R=$\frac{{U}_{变}}{{I}_{额}}$=$\frac{3.5V}{0.28A}$=12.5Ω，
故应选“50Ω 1A”的滑动变阻器．
（4）①电路图如下：

②由题意知，灯泡与定值电阻并联，当定值电阻两端的电压等于其额定电压时，灯泡会正常发光，闭合开关S、S₁与a相连，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
应保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₁与b相连，记下电流表示数I₂，为干路电流；
③小灯泡的额定电流为I=I₂-I₁，然后可求得灯泡的额定功率P=UI=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．
故答案为：（1）左；灯泡断路；（2）0.28；0.7；（3）“50Ω 1A”（4）见上图．

点评 本题考查了测灯泡的电功率实验中电路的连接的注意事项、电表的读数、功率的计算及灯的电阻的影响因素等，都是常考的问题，要掌握好．