Question

15．在“测定小灯泡的额定电功率”的实验中，小明同学选用的小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为8Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω．

（1）为顺利完成实验，现有电压为4.5V和6V的两电池组可供选择，则A．
A．只能选择4.5V的电池组      B．只能选择6V的电池组
C．两电池组均可选用          D．须将其变成10.5V的电池组使用
（2）请用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整．
（3）为测小灯泡的额定功率，移动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表示数如图丙所示，其值为0.28A，小灯泡的额定功率为0.7W．
（4）小明在实验时，不小心将电流表损坏，由于没有多余的电流表更换，老师取走电流表，并拿来一个电阻箱代替滑动变阻器接在原电路中（不改变电路结构）．
①闭合开关后，发现灯泡不发光，电压表的示数等于电源电压，则故障的原因可能是灯泡断路（短路/断路）；
②排除故障后，当小灯泡在额定电压下工作时，电阻箱接入电路的阻值为R₀，则计算小灯泡额定功率的表达式为P=$\frac{5}{{R}_{0}}$（电源电压恒定不变）．

Answer 1

分析 （1）求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，然后选择电源；
（2）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，根据图甲所示电路图连接实物电路图；
（3）根据图丙所示电流表确定电流表分度值，读出电流表示数，然后由P=UI求出灯泡额定功率；
（4）①电压表的示数等于电源电压，说明电压表串联在电路中测电源的电压，即电压表并联的部分断路；
②由题意可知，电阻箱与灯泡串联，根据串联电路的电压特点求出当小灯泡在额定电压下工作时电阻箱两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI得出小灯泡额定功率的表达式．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，此时滑动变阻器两端的最大电压U_滑=IR_滑最大=0.3125A×10Ω=3.125V，电源最大电压U=U_L+U_滑最大=2.5V+3.125V=5.625V＜6V，要顺利完成实验，应选择4.5V的电源，故选A．
（2）灯泡额定电压为2.5V，电压表应选0～3V量程，灯泡正常发光时的电流约为0.31A，电流表应选0～0.6A量程，把电流表、灯泡、开关串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示．
（3）要测小灯泡的额定功率，灯泡电压必须等于额定电压2.5V；
电流表量程为0～0.6A，由图丙所示电流表可知其分度值为0.02A，示数为0.28A，则灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（4）①灯泡不发光，电压表的示数等于电源电压说明电压表串联在电路中测电源的电压，即电压表并联的灯泡断路；
②当小灯泡在额定电压下工作时，
电阻箱两端的电压U_电阻箱=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
电路中的电流I=$\frac{{U}_{电阻箱}}{{R}_{0}}$=$\frac{2}{{R}_{0}}$，
灯泡的额定功率P=U_LI=2.5×$\frac{2}{{R}_{0}}$=$\frac{5}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）A；（2）见右图；（3）2.5；0.28；0.7；（4）①断路；②P=$\frac{5}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了“测定小灯泡的电功率”的实验，涉及到了电源的选择、电流表和电压表量程的选择、实物电路图的连接、电路故障的判断、欧姆定律和电功率公式的应用等，综合强，给解题带来了困难．