Question

1．某班同学到实验室做“测定小灯泡功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（50Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同学们设计的电路如图甲所示：
（1）最合适的滑动变阻器应选用R₂（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）
（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是调零．

（3）实验中，连接好电路后，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，且电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是灯泡断路
（4）经检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片的位置，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，同学们画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），根据图象提供的信息，算出小灯泡的额定功率为0.625W．

Answer 1

分析 （1）选择滑动变阻器的规格，要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路通过的最大电流考虑：滑动变阻器的最大阻值要稍大于电路需要滑动变阻器的最大阻值．滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路最大电流．
（2）实验前，要看电表的指针是否指零刻度，不在零刻度要进行调零．
（3）连接好电路后，闭合开关，移动滑片，电流表无示数，说明电路断路；小灯泡始终不亮，且电压表有示数，说明断路位置在小灯泡处．
（4）在图象上找到灯泡2.5V下的电流，根据P=UI计算额定功率．

解答 解：（1）灯泡正常工作时电流为I_L=$\frac{U′}{R′}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
测定灯泡功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，
滑动变阻器电压为：U=U_总-U'=6V-2.5V=3.5V，滑动变阻器电阻为：R'=$\frac{U}{I′}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，“5Ω  0.5A”电阻太小，“500Ω  1A”电阻太大．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器电阻和电流都合适．
（2）实验前，电流表指针没有在零刻度，需要调零；
（3）连接好电路后，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，且电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是灯泡断路；
（4）在图象中查得，灯泡在2.5V下的电流为0.25A，所以P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案为：（1）R₂；（2）调零；（3）灯泡断路；（4）0.625．

点评 电路故障一般有两种：断路与短路；闭合开关如果电路中无电流，表明电路断路；闭合开关如果电路电流过大则电路发生了短路；由电压表可判断断路或短路位置．