题目内容

17．为了测定一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，请你设计一个实验图，并回答：
（1）测定小灯泡功率的原理是P=UI．
（2）所需实验器材：小灯泡、电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、导线若干．
（3）在图1的虚线框内画出你设计的实验电路图．
（4）连接好电路后，闭合开关，却发现灯泡未亮，电流表有示数，电压表指针几乎不动，可能发生的故障是D
A．灯泡灯丝断了
B．电流表接线柱短路
C．蓄电池没电了
D．灯座接线短路
（5）一位同学连好电路后，经检查电路连接无误，闭合开关时却发现灯泡比正常发光时亮，其原因是滑动变阻器连入的电阻值小造成的．
（6）当灯泡正常发光时，请在图2（甲）中标出电压表指针位置，此时电流表示数如图（乙）所示为0.5A，则小灯泡的额定功率为1.25W．

分析 （1）测定小灯泡功率的实验原理是：用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡的电功率；
（2）要测量灯泡额定电压，需要利用电流表测量通过灯泡的电流，用电压表测量灯泡两端电压，利用滑动变阻器使灯泡两端电压等于额定电压；
（3）伏安法测灯泡额定功率实验中，电源、电流表、灯泡、滑动变阻器、开关串联接入电路，电压表与灯泡并联，据此作出电路图；
（4）测灯泡电功率实验中，电流表测电路电流，电压表与灯泡并联，测灯泡两端电压；根据电路故障现象分析电路故障原因．
（5）根据串联电路的分压原理，串联的电阻小，分担的电压低进行分析；
（6）根据电压值在电压表上标出指针位置：先确定量程，再根据分度值表示出指针的位置．
电流表的读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个小格代表的示数．
已知灯泡的额定电流和额定电压，根据P=UI计算功率．

解答 解：（1）本实验的原理是：P=UI；
（2）伏安法测灯泡额定功率实验中，除了小灯泡、电源、开关、导线外，还需要的器材有电流表、电压表和滑动变阻器；
（3）伏安法测小灯泡电阻的电路图如下图所示；

（4）A、如果灯泡灯丝断了，则电路断路，电流表指针不发生偏转，故A错误；
B、如果电流表接线短路，则电流表指针不发生偏转，故B错误；
C、如果蓄电池没电了，则电压表与电流表指针都不发生偏转，故C错误；
D、如果灯座接线短路，则电流表指针偏转，与灯泡并联的电压表指针不动，故D正确．
（5）小灯泡与滑动变阻器串联接入电路，灯泡比正常发光时亮，说明其实际功率大，两端的电压高；
由串联电路的电流特点和欧姆定律可推导出串联电路的分压原理：$\frac{{U}_{L}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{\;}}$，
假设小灯泡的电阻不变，串联接入的滑动变阻器连入的电阻值小造成其分担的电压小，造成小灯泡分担的电压高，亮度大；
（6）电压表使用0～3V，分度值为0.1V，2.5V时指针如图所示：

电流表使用的0～0.6A，每一个小格代表0.02A，故电流为0.5A．
P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案为：
（1）P=UI；
（2）电压表；电流表；滑动变阻器；
（3）见上图；
（4）D；
滑动变阻器滑片；电压表示数为2.5V；电流；P=UI；
（5）连入的电阻值小造成的；
（6）见上图；0.5；1.25．

点评 本题考查了伏安法测额定功率的实验器材、实验电路、实验原理，电路故障分析，电表读数，求额定功率等问题，伏安法测功率是初中物理的一个重要实验，一定要掌握；根据电压表与电流表指针偏转情况分析电路故障常考问题，要熟练掌握．

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