Question

13．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（50Ω 1A）、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）本实验的实验原理是P=UI．
（2）请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．
（3）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，则故障可能是小灯泡开路．（写出一种即可）
（4）小亮同学排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视B（选填序号）．
A．小灯泡亮度  B．电压表示数   C．电流表示数  D．滑动变阻器滑片
（5）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．
（6）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）伏安法测灯泡电功率的原理是：电功率公式P=UI．
（2）根据P=UI求出小灯泡的最大电流，选择出电流表的量程，和小灯泡串联接入电路；
（3）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．
（4）小灯泡两端的电压等于额定电压时，小灯泡才会正常发光，此时的功率才是额定功率．
（5）故障排除后，闭合开关时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，灯泡两端电压是处于最小值，所以要提高灯泡两端的电压，需要减小电路电阻，减小滑动变阻器的电阻；根据电路图确定滑片的移动方向；
根据灯泡额定功率的大约值和额定电压确定电流表的量程，再由电流表的分度值，读出电流表的示数，灯泡在额定电压下的功率为额定功率，由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率；根据欧姆定律可求得小灯泡的电阻；
（6）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）该实验的实验原理是P=UI．
 （2）由P=UI可得，
灯泡中的电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，所以电流表的量程选择0.6A的量程；
电流表和小灯泡串联，实物图连接如下：

（3）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；
（4）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，眼睛应注视电压表的示数．使灯泡两端电压等于灯泡额定电压为止，故选B．
（5）故障排除后，闭合开关时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，灯泡两端电压是处于最小值，所以要提高灯泡两端的电压，需要减小电路电阻，即应将滑片P向B端移动；
由P=UI，可得
灯泡的额定电流约为：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，故电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.2A，
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$，可得小灯泡的电阻R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
（6）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：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑动}}$=$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑动}}$，
故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）P=UI；
（2）如上图；
（3）小灯泡开路；
（4）B；
（5）B；0.5；12.5；
（6）25．

点评 本题考查了伏安法测小灯泡额定功率的实验，考查了连接实物图、电流表和电压表读数、欧姆定律和功率计算公式的应用等内容，涉及的知识点较多，但都属于基础题；知道伏安法测功率的原理是解题的关键．