题目内容

12．在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率（正常发光时电阻约为8Ω）的试验中，电源为两节新干电池．

（1）连接电路时，开关应断开，请用笔画线将图甲电路连接完整，要求滑片P向左滑动时，滑动变阻器接人电路的电阻变小．
（2）电路连接后，闭合开关，移动滑片（未达到最小阻值），发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是灯泡短路．
（3）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，调节滑片使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡额定功率是0.75W．
（4）某同学在测另外一个小灯泡额定功率过程中，她用同一套器材做了三次实验，获得三组数据，并进行了数据处理，如下表：
实验序号电流示数/A额定功率/W额定功率的平均值/W
10.712.698P额=$\frac{2.689+2.622+2.584}{3}$=2.635
20.692.622
30.682.584
①这样处理数据的方法是否正确？正确（正确/不正确），其理由是三次实验都是测量灯泡的额定功率，求平均值可以减小误差．
（5）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小明选用一个R0=5Ω的电阻，设计了如图丁的电路及实验方案：
①调节滑片使电压表的示数为额定电压；
②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R0两端的电压U0，通过计算得到小灯泡的额定功率．
指出他的设计方案中存在的两个问题：
问题一：无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；问题二：只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压．

分析 （1）为保护电路，连接电路过程中开关应该断开；滑片P向左滑动时，接入电阻变小，则变阻器的下面应接左边的接线柱；
（2）发现灯泡不亮，电流表有示数，则电路为发生短路，电压表无示数，说明与电压表并联的用电器两端无电压，则与电压表并联的电路短路；
（3）要测灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压等于其额定电压；根据图丙读出电流表的示数，由P=UI计算出灯泡的额定电功率；
（4）由于在进行读数时，具有误差，所以虽然用同一套器材做了三次实验，结果也会有差别，此时可以用求平均值的方法来减小误差；
（5）根据串联电路的特点分析灯泡是否能够正常发光；电压表并联在电路中，电流应由正接线柱流入，负接线柱流出．

解答 解：（1）连接电路时，开关应断开；将变阻器串联在电路中，滑片P向左滑动时，接入电阻变小，则变阻器的下面应接左边的接线柱，如图所示：

（2）灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则可能与电压表并联的灯泡短路；
（3）要测量灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压等于其额定电压，则应调节滑片使电压表的示数为2.5V；由图丙知，电流表选择0～0.6A的量程，示数为0.3A；则额定电功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）由于在进行电压表和电流表的读数时，存在误差，所以测得的功率有差异；因为是用同一套器材测量灯泡的额定功率，所以可以通过求平均值的办法减小误差，做法正确．
（5）由题意知，电源电压约为3V，R0=5Ω，灯泡正常发光时电阻约为8Ω，当变阻器电阻为零时，设灯泡两端的电压为U，
根据串联分压可知：$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3V-U}{{R}_{0}}$，即$\frac{U}{8Ω}$=$\frac{3V-U}{5Ω}$解得：U≈1.8V＜2.5V，所以无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；
保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压．
故答案为：
（1）断开；见上图；
（2）灯泡短路；
（3）2.5；0.75；
（4）正确；三次实验都是测量灯泡的额定功率，求平均值可以减小误差；
（5）无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压．

点评 本题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了电路的连接、电路故障的分析、电流表的读数及电功率的计算，同时考查了对实验设计的分析．

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