Question

6．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω．

（1）请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接；
（2）同学们进行试触时，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路中发生的故障可能是小灯泡断路（选填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”）；
（3）某次实验中，同学们看到电压表示数为1.8V，要使灯泡L正常发光应向A（选填“A”或“B”）端移动滑片，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是0.6W；
（4）在测量过程中，电流表和滑动变阻器不慎损坏，小梦撤去电流表，用一个电阻箱代替滑动变阻器接入原电路中，也测出了小灯泡的额定功率，请你简要写出他的测量步骤和额定电功率的表达式．
步骤：①闭合开关，调节电阻箱，使电压表的示数为2.5V，记下此时电阻箱接入电路的电阻R₀
②表达式：P=8.75V²/R₀．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压，灯泡电阻，确定灯泡额定电流，确定电表的选择．
（2）小灯泡不发光，电流表无示数，电路中存在断路，电压表有示数，电压表中间断路．
（3）使灯泡正常发光，两端电压必须等于额定电压，根据串联分压，确定滑动变阻器电阻变化；读出额定电压下的电流，由P=UI计算出额定功率．
（4）电源电压不变，读出电阻箱电阻、计算电阻箱两端电压，计算出通过电流．

解答 解：（1）灯泡额定电压2.5V，电压表选择0-3V量程，并联在灯泡两端；灯泡电阻约10Ω，灯泡电流约$I=\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}=0.25A$，选择0-0.6A量程，串联在电路，如图所示．

（2）小灯泡不发光，电流表无示数，电路中存在断路，电压表有示数，电压表中间小灯泡断路．
（3）要灯泡正常发光，两端电压必须等于2.5V，根据串联分压，滑动变阻器电阻应该减小，滑片向A端移动；额定电压2.5V，电流表量程0-0.6A，读出电流表示数I=0.24A，由P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（4）闭合开关，调节电阻箱，使电压表的示数为额定电压2.5V，记下此时电阻箱接入电路的电阻R₀，
由U_箱=U-U_灯=6V-2.5V=3.5V，I=$\frac{{U}_{箱}}{{R}_{0}}$，P_灯=U_灯I=$\frac{{U}_{灯}×{U}_{箱}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V×3.5V}{{R}_{0}}=\frac{8.75{V}^{2}}{{R}_{0}}$
故答案为：（1）如图所示； （2）小灯泡断路； （3）A； 0.6
（4）闭合开关，调节电阻箱，使电压表的示数为2.5V，记下此时电阻箱接入电路的电阻R₀； $\frac{8.75{V}^{2}}{{R}_{0}}$

点评 本题考查了测量电功率实验中的电路连接、故障分析、滑动变阻器的使用、电功率的计算和电路的设计，电路设计对学生来说是难点．