题目内容

5．在“测量小灯泡的电功率”实验中，所测灯泡的额定电压为2.5V．

（1）图1中甲是小婷没有连接完的实物电路，请用笔画线代替导线帮她将电路连接完整；
（2）连接电路时，开关应处于断开状态；电路连接正确后，闭合开关前，滑片P应置于B（选填“A”或“B”）端；
（3）闭合开关后，调节滑片P，发现灯泡不亮，电压表没有示数，而电流表有示数，则故障原因是灯泡短路；
（4）排除故障后，将滑动变阻器的滑片P移到某一位置时电压表示数为2.2V，要测小灯泡的额定功率，应将滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图1中的乙所示，则小灯泡的额定功率为0.7W．
（5）小娟没有使用电流表，而是多选用了2个开关和一个电阻R0，设计了如图2所示的电路，测出了额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率；简述主要的实验步骤：
①闭合开关S和S1，调节滑动变阻器R使电压表的示数为2.5V为止；
②接着断开S1，闭合S2，读出这时电压表的示数为U；
③小灯泡的额定功率表达式为P=2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．（用实验步骤测量量和已知量表示）．

分析 （1）根据实验原理连接实物电路图．
（2）为保护电路安全，连接电路时要断开开关，闭合开关前，滑片要置于最大阻值处．
（3）电路故障分两类：短路和断路．电路短路时，短路部分无电压，电流大；电路断路时，断路部分无电流，电压大．
（4）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，要增大灯泡两端的电压应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路中的电阻；根据电流表的量程和分度值读出示数，根据P=UI求出额定功率；
（5）由电路图可知，S1闭合，S2断开，电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器R使电压表的示数为2.5V，然后保持R接入电路中的电阻不变，断开S1，闭合S2，电压表测灯泡和R0两端的电压之和，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）灯泡额定电压为2.5V，电压表应选0～3V量程，把滑动变阻器与灯泡串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，实物电路图如图所示：

（2）为保护电路安全，在连接电路前，开关要断开．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至实物图中的B端．
（3）电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡不发光，说明灯泡发生了短路；
（4）要测小灯泡的额定功率，应使电压表的示数由2.2V增加到2.5V，滑动变阻器应减小接入电路中的电阻，增大电路中的电流；
由图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0．A，
则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
（5）实验步骤：
①闭合开关S和S1，调节滑动变阻器R使电压表的示数为2.5V为止；
②接着断开S1，闭合S2，读出这时电压表的示数为U；
③因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R0两端的电压U0=U-2.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$，
灯泡的额定功率P=ULI=2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）断开；B；
（3）灯泡短路；
（4）A；0.75；
（5）①闭合开关S和S1，调节滑动变阻器R使电压表的示数为2.5V为止；
②接着断开S1，闭合S2，读出这时电压表的示数为U；
③2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．

点评 本题综合考查了实物图的连接、电路故障的判断、滑动变阻器的正确、电流表的读数、电功率的计算和实验步骤的设计等，涉及到的知道较多，综合性强，明白图丙电路图的含义是关键．

练习册系列答案
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