Question

16．在测2.5V小灯泡（电阻大约为10Ω左右）额定功率的实验时，小明连接了如图甲所示的电路，其中电源电压为6V．
（1）请用笔画线将图甲中的电路连接完整．

（2）在连接电路时，有甲“10Ω 1A”和乙“20Ω 1A”两个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器乙（填“甲”或“乙”）连入电路，才能保证实验顺利进行．
（3）小明合理地连接好电路，闭合开关，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮．小明分析了产生故障的原因（电流表、电压表均无故障）．请你依据表一中电流表、电压表示数出现的几种情况，帮小明判断故障原因，并将其填写在表一对应的空格里．
表一

电流表	电压表	故障原因
示数不为0	示数为0
示数为0	示数不为0

（4）排除故障后，小明调节变阻器滑片的位置，使小灯泡两端电压分别为2V、2.5V、2.8V，依次测出通过小灯泡的电流，并观察发光情况，记录在表二中．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示为0.3A，此时小灯泡电阻是8.33Ω（计算结果保留两位小数）．小灯泡的额定功率是0.75W．
表二：

U/V	I/A	R/Ω	P/W	灯泡亮度
2	0.25	8	0.5	暗
2.5				亮
2.8	0.32	9	0.896	很亮

（5）将图甲中的小灯泡更换成定值电阻，且电路连接完好，还可以完成的实验是B
A．探究电流的磁场强弱与电流大小的关系   B．探究电流与电压的关系
C．探究电流产生的热量与电阻的关系   D．探究电流与电阻的关系．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，连接电路时，开关必须断开；根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，根据欧姆定律求出此时通过灯泡的电流确定电流表的量程且与滑动变阻器串联，并注意电表正负接线柱的连接，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中．
（2）当灯泡正常工作时，根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值，据此选择滑动变阻器．
（3）灯泡不亮可能是电路断路或灯泡短路：如果灯泡断路，电流表无示数，电压表串联在电路中，测电源电压；如果灯泡以外的电路断路，电流表无示数，电压表也无法测电压，电压表示数为0；如果灯泡短路，电路是通路，电流表有示数，电压表测导线电压，示数为0．
（4）根据电流表的量程和分度值读出灯泡正常发光时的电流，根据欧姆定律求出此时小灯泡电阻，根据P=UI求出小灯泡的额定功率．
（5）已知电阻值，电路可测电阻两端的电压，流过电阻的电流，据此判断可完成哪个实验．

解答 解：（1）在连接电路时，为防止连接最后一根导线时，电路中电流过大烧坏电路元件，所以开关应断开；
灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联；灯泡的额定电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以电流表的量程为0～0.6A，且与滑动变阻器串联；注意电流从正接线柱流入负接线柱流出；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中．如图所示：
 
（2）灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器接入电路的电阻R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
故滑动变阻器应选乙（20Ω 1A）．
（3）①灯泡灯丝断了，电路断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中，测电源电压，示数不为0，
②灯泡短路，电路是通路，电流表有示数，电压表测导线电压，示数为0，
③滑动变阻器开路，电路断路，电流表示数为0，电压表无法测电压，示数为0．

电流表	电压表	故障原因
示数不为0	示数为0	灯泡短路
示数为0	示数不为0	灯泡断路

（4）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以灯泡正常工作时的电流为0.3A；
此时小灯泡电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.33Ω；
小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）把小灯泡换成定值电阻后，电阻阻值R，已知，由电压表可测出电阻两端的电压U，电流表可测流过电阻的电流，因此利用该电路可完成“探究电流与电压的关系”关系实验．故选B；
故答案为：（1）如上图所示；
（2）乙；
（3）如表格所示；
（4）0.3；8.33；0.75；
（5）B．

点评 本题考查了电压表和电流表量程的选择与连接、滑动变阻器的连接、电路故障的判断、欧姆定律和电功率公式的简单应用，涉及的知识点较多，综合性强，给解题带来了困难．