题目内容

18．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为“2.5V”，正常发光时的电阻约为8Ω．

（1）在图甲中，有一根导线未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整；
（2）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有较大的示数，经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了断路（选填“短路”或“断路”）；
（3）移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为2.2V；此时要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向右（选填“左”或“右”）端移动；
（4）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，由图象可计算出小灯泡的额定功率是0.75W．
（5）完成上述测量后，不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：
①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数I1=I额；
②闭合开关S、S1，断开开关S2，记录下此时电流表的示数为I；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额=R0（I-I额）I额W．

分析 （1）求出灯泡正常发光时的电流，确定电流表的量程，串联接入电路．
（2）电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；
（3）读出电压表示数为2.2V，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到2.5V，根据分压原理确定滑片移动的方向；
（4）从图象中查得额定电压下的额定电流，根据P=UI计算额定功率．
（5）灯泡与滑动变阻器串联，用电流表测流过电路的电流，由串联电路特点及欧姆定律求出流过灯泡电流为灯泡额定电流时，灯泡两端电压，然后由P=UI求出灯泡额定功率．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，所以电流表选用小量程，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，如下图所示：

（2）电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为灯泡断路；
（3）电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V．
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，就要减小变阻器的电压，根据分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻要减小，滑片向右端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.3A，P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数I1=I额；
②闭合开关S、S1，断开开关S2，记录下此时电流表的示数为I；
③算出小灯泡的额定功率．
定值电阻R0的电流为：I0=I-I额
定值电阻R0的电压为：U=I0R0=（I-I额）R0，
因为灯泡两端的电压等于定值电阻的电压，
所以灯泡的额定电压功率为：P额=U0I额=R0（I-I额）I额．
故答案为：（1）如图所示；（2）断路；（3）2.2；右（4）0.75；（5）①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数I1=I额；③R0（I-I额）I额．

点评 本题涉及电路的连接、电压表的读数、滑动变阻器的变阻原理、电功率的计算及对实验方案的评估，要认真审题，注意隐含条件，本题综合性强，难度较大．

练习册系列答案
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