Question

9．小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（小灯泡的额定功率小于1W）、滑动变阻器（50Ω1A）、以及符合实验要求的电表、开关和导线．如图（甲）是小亮同学没有连接完整的电路．

（1）请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．
（2）小亮同学连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是灯泡断路（写出一种即可）．
（3）小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率时，应将滑片P向B 端移动（选填“A”或“B“）．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图（乙）所示，则小灯泡的额定功率是0.5W，此时小灯泡的电阻是12.5Ω．该实验中滑动变阻器除了保护电路外还有改变小灯泡两端的电压的作用．
（4）小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为如图（丙）所示，多次更换阻值不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）根据P=UI求出小灯泡的额定电流的最大值，据此选择出电流表的量程，并使电流表与小灯泡串联；
（2）（2）灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡断路或灯泡之外的电路断路；电流表无示数，可能是电流表断路或电流表之外的电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外不存在断路；综合分析可知电路故障为灯泡断路；
（3）当电压等于灯泡额定电压灯泡正常发光，根据电路图确定滑片移动方向；由图示电流表确定电流表量程与分度值，读出电流表示数，由P=UI求出灯泡额定功率；根据R=$\frac{U}{I}$可求得此时小灯泡的电阻；
实验中，滑动变阻器除保护电路外，还可以改变小灯泡两端的电压，从而测出多组不同数据．
（4）先根据电压表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表的示数；然后根据串联电路的电阻与电压的关系，并结合滑动变阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）由P=UI可得，灯泡中的电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5A}$=0.4A＜0.6A，所以电流表的量程选择0～0.6A的量程；故将电流表0.6A的接线柱与灯泡左接线柱相连，如下图所示：

（2）连好电路后闭合开关，移动滑片变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是小灯泡断路．
（3）电压表示数为2.2V小于灯泡的额定电压2.5V，要使灯泡正常发光，应向B移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，使电压表示数增大，当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，灯泡正常发光；
由乙可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.2A，灯泡功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$可得，此时小灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
实验中，滑动变阻器除保护电路外，还可以改变小灯泡两端的电压，从而测出多组不同数据．
（4）根据实物图和图丙可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V；
在探究电流跟电阻的关系的实验中，保持电阻两端的电压为2V不变，则根据串联电路的电流相同的特点得：
I_定值=I_滑动，
即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑动}}$=$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑动}}$，
则R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑动，
因为R_滑动≤50Ω，所以R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑动≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）B；0.5；12.5；改变灯泡两端电压；（4）25．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电表读数、额定功率的计算以及滑动变阻器的作用等问题；连接实物电路图时要注意电表量程的选择以及正负接线柱的接法；对电表读数时，要先确定电表量程与分度值，读数时视线要与电表刻度线垂直．