Question

6．在做测量小灯泡电功率的实验，所用小灯泡额定电压为2.5V，额定功率不超过1.5W．

（1）小明和小红先用伏安法测小灯泡的额定功率，他们连好的部分电路如图1所示，请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整．
（2）小明在实验中连接好电路，闭合开关后，移动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，小明同学闭合开关移动滑片P到某一点时发现电压表、电流表情况如图2所示，此时小灯泡的实际电流是0.42A，此时小灯泡的亮度较暗（选填“正常”、“较亮”或“较暗”），要想测出小灯泡的额定功率需要把滑片向B端移动（选填“A”或“B”）．
（4）小明和小红尝试用其他方法测该小灯泡的额定功率，他们设计的电路如图3所示，请你把他们的实验步骤补充完整，并根据他们的实验数据计算出小灯泡额定功率的大小（电源电压保持不变）．
a：闭合开关S和S₂，滑片移动到最左端，选择电压表合适量程，读出电压表示数为4.5V．
b：闭合开关S和S₁，选择电压表的合适量程，移动滑片直到电压表示数为小灯泡额定电压2.5V．
c：保持滑片位置不变，闭合开关S和S₂，读出此时电压表示数为2.7V，则可知小灯泡的额定功率大小是1.25W．

Answer 1

分析 （1）根据P=UI判断灯泡额定电流的大约值，然后确定电流表的量程；根据灯泡的额定电压确定电压表的量程；将灯泡与电流表串联，电压表并联在灯泡两端；
（2）电流表无示数，说明电路故障为断路，然后根据电压表有无示数判断电路具体故障的位置；
（3）根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数；根据电路电流的变化确定滑动变阻器接入电路阻值的变化，从而确定滑片移动的方向；
（4）以电源电压为等价列关系式求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后求出灯泡正常发光的电流，最后根据P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）由P=UI可知，灯泡的额定电流约为：I=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{1.5W}{2.5V}$=0.6A，因此电流表量程选择0～0.6A；灯泡的额定电压为2.5V，因此电压表的量程选择0～3V；
将灯泡与电流表串联，电压表并联在灯泡两端；如下图所示：

（2）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路为断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为灯泡断路；
（3）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.42A；
由于电路电流小于灯泡的额定电流，因此滑动变阻器接入电路的阻值需减小，故将滑片向B端移动；
（4）闭合开关S和S₂，滑片移动到最左端，电压表测量电源电压，则电源电压为4.5V；
当断开开关S₂，闭合开关S、S₁时，滑动变阻器与灯泡串联，
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得：
U=U_L+U_R，即：4.5V=2.5V+IR-----①
保持滑片位置不变，断开开关S₁、同时闭合开关S、S₂时，滑动变阻器与电阻R₀串联，
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得：
U=U₀+U_R′，即：U=U₀+I₀R，
所以，4.5V=2.7V+$\frac{2.7V}{6Ω}$×R-----②
解①②可得，R=4Ω；I=0.5A；
则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案为：（1）见上图；  （2）灯泡断路；（3）0.42；较暗； B；（4）S和S₂；1.25．

点评 本题考查了连接实物电路图、滑动变阻器调节、电表读数、求灯泡额定功率、完善实验步骤等问题，对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．