Question

11．小雨同学进行“测量小灯泡的电功率”实验，现有器材：额定电压为6V的同规格小灯泡（电阻约为25Ω）若干个，电压为12V的电源1个，电流表、电压表、开关各1个，规格分别为“20Ω  1A”和“50Ω  0.5A”的滑动变阻器各1个，导线若干． 

（1）实验中应选择规格为“50Ω 0.5A”的滑动变阻器．
（2）图1中已经连接了部分电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整．
（3）小雨正确连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表示数为0，经检查电表完好，则故障可能是灯泡断路．
（4）故障排除后，再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图2所示，则电流表的示数为0.24A，小灯泡的额定功率是1.44W．
（5）小雨同学想利用上面电路继续探究电压一定时，电流与电阻的关系实验，她将5Ω的电阻代替灯泡连接到电路中．调节滑动变阻器，使得电压表为6V，并记录电流表的示数．然后将5Ω的电阻换成10Ω的电阻接到电路上，她应该将滑动变阻器滑片向右（填“左”或“右”）端移动，使电压表示数为6V停止移动，并记录电流表的示数．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路的特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，根据分压原理确定变阻器的规格；
（2）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，并将电压表并联在灯泡两端；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表示数为0，说明电路可能为断路；电压表有示数说明电压表与电源连通，与电压表并联的部分之外是连通的，则与电压表并联的灯发生了断路；
（4）确定电流表的量程、最小分度值，由图读出电流表的示数；根据公式P=UI求出小灯泡的功率；
（5）先根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律再确定变阻器滑片移动的方向．

解答 解：（1）灯的额定电压为6V，滑动变阻器分得的电压U_滑=U-U_灯泡=12V-6V=6V，变阻器的电压与灯的电压相等，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻大小等于灯的电阻25Ω＞20Ω，所以应选择“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）因为灯泡的额定电压为6V，所以电压表量程选择0～15V，并将电压表并联在灯泡两端，如下图所示：

（3）经分析，小雨正确连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表示数为0，经检查电表完好，则故障可能是灯泡断路而导致电压表串联在电路中；
（4）由图2可知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表示数是0.24A；灯泡的额定功率
P=UI=6V×0.24A=1.44W；
（5）探究电流与电阻的关系时，应控制不同的电阻的电压不变，由题意知，电压表示数为6V；当换上10Ω的电阻时，根据分压原理，电阻的电压将增大，为保持电压表示不变，应减小电压表示数，增大变阻器分得的电压，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻应变大，即滑片向右移动，直到电压表示数为6V，并记录电流表的示数．
故答案为：（1）50Ω  0.5A；
（2）如上图所示；
（3）灯泡断路；
（4）0.24；1.44；
（5）右；6．

点评 本题测量小灯泡的电功率，考查器材的选择、电路的连接、故障的分析、额定功率云计算，并对探究电流与电阻的关系实验中的操作过程和控制变量法也作了考查，综合性较强．