Question

16．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”．
（1）请用笔画线代替导线将图1未完成的实物电路连接完整．

（2）连接电路时开关应该断开闭合开关前，滑片P置于B（选填“A”或“B”）端
（3）闭合开关，移动变阻器的滑片P的过程中，观察到电流表示数几乎接近最大值时，小灯泡仍然不亮，且电压表无示数，其原因可能是灯泡短路．
（4）排除故障后，闭合开关，移动滑片P至如图2压表的示数为1 V．要使小灯泡正常发光，滑片P应向A（选填“A”或“B”）端移动．
（5）多次改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，并绘制出如图3示的图象．由图象，小灯泡的额定功率是0.5 W．当灯泡两端电压为1.5V时灯泡电阻是15Ω
（6）假如电压表0～15V量程已损坏，小刚还想测出额定电压为3.8V小灯泡的额定功率．利用以上实验器材，请你将小刚设计的电路图5在方框内．
（7）按小刚新设计的电路图调节滑动变阻器，使电压表示数达到2.2V．小灯泡正常发光．此时电流表的示数如图4示为0.3A．则小灯泡的额定功率是1.14W．

Answer 1

分析 （1）本实验中灯泡串联在电路中，电压表应并联在灯泡两端，根据灯泡的额定电压确定电压表量程；
（2）连接电路时要断开开关，滑片要置于最大阻值处；
（3）电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明电压表被短路；
（4）认清电压表的量程、分度值后读数；测灯泡的额定功率应使小灯泡两端电压为额定电压，由此分析滑片的移动情况；
（5）由图丙读出小灯泡两端电压为额定电压时的电流值，利用公式P=UI，计算额定功率；
根据图3示的图象读出当灯泡两端电压为1.5V时流经灯泡的电流，利用I=$\frac{U}{R}$变形可求得灯泡电阻；
（6）假如电压表0～15V量程已损坏，小刚仍想测出小灯泡的额定功率，将电压表并联在滑动变阻器两端即可．
（7）根据串联分压的规律，根据灯泡的额定电压是3.8V，那么此时滑动变阻器两端的电压为：总电压-灯泡两端电压．
根据图中所示，电流表所选量程为：0～0.6A，其分度值为：0.02A，由指针所中位置即可读数，然后利用P=UI即可求出小灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）测定小灯泡功率的实验中，灯泡、电流表与滑动变阻器串联，电压表并联在灯泡两端，灯泡的额定电压2.5V，所以电压表应使用0-3V量程，如图所示：

（2）为了保护电路，连接电路时，开关应该断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最大值B端；
（3）电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明电压表被短路，即小灯泡短路；
（4）由题灯泡额定电压2.5V，电压表使用的量程为0～3V，分度值为0.1V，由图乙可知示数为1V，为测灯泡的额定功率应使小灯泡两端电压为额定电压，根据串联电路的分压原是，即要增大小灯泡两端电压，应使滑动变阻器的滑片向A移动以减小变阻器连入电路的阻值；
（5）由图丙可知，小灯泡两端电压为2.5V时，灯泡中的电流为0.2A，
所以小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由图3示的图象可知，当灯泡两端电压U′=1.5V时，灯泡中的电流I′=0.1A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡电阻R=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{1.5V}{0.1A}$=15Ω，
（6）假如电压表0～15V量程已损坏，
将电压表并联在滑动变阻器两端仍然可以测出小灯泡的额定功率，如下图所示：

（4）根据串联分压的规律，根据灯泡的额定电压U₁=3.8V，电源电压是U=6V．
则：U₂=U-U₁=6V-3.8V=2.2V，
根据图中所示，电流表所选量程为：0～0.6A，其分度值为：0.02A，由指针所中位置可知I₁=0.3A，
P=U₁I₁=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；B；（3）短；（4）1；A；（5）0.5；（6）见上图；（7）2.2；0.3；1.14．

点评 本题是测定小灯泡电功率的实验，考查了实物图的连接，电表的读数，故障问题，功率计算，从图象获取信息的能力．