Question

3．小明按照如图所示的电路图连接好电路，测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的电功率，已知电源电压恒定．

实验次数	电压表示数/v	电流表示数/A	灯泡亮度
1	1.0	0.2	较暗
2	2.5		正常发光
3	6	0	不发光

（1）按照图1电路图，连接图2的实物图．
（2）若小明手边有“1.5A，50Ω”和“2.0A，20Ω”两种规格的滑动变阻器，上面实验中他选用的滑动变阻器规格为1.5A，50Ω．
（3）连接电路，开关应断开，滑片应置于滑动变阻器的左端（选填“左”或“右”）．
（4）闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数，且接近电源电压，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是灯泡断路．
（5）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，分别进行了三次实验，部分实验数据和现象如表，可知电源电压为6V，空白处电流表的示数如图3所示，算出小灯泡的额定功率为1.25W．

Answer 1

分析 （1）由图1知各元件间的连接方式，根据灯泡的额定电压确定电压表量程；
（2）根据表中数据，分析得到电源电压，再由串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时变阻器连入电路的阻值，从而确定变阻器的规格；
（3）连接电路时，应断开开关，将滑片调到最大值处；
（4）灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外的电路断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路；电流表示数几乎为零，说明电路电阻特别大，电压表直接串联在电路中，由此判断故障；
（5）由（2）知电源电压，由图3读出电流表示数，由P=UI计算灯泡的功率．

解答 解：
（1）由图1知，灯泡与滑动变阻器（一上一下）串联，电压表与灯泡并联，小灯泡额定电压为2.5V，所以电压表使用0～3V量程，如图所示：
；
（2）由表中数据知，第一次实验灯泡较暗，是因为滑动变阻器连入电路电阻较大，电路总电阻较大，电路电流很小，不能使灯泡发光；之后调节滑动变阻器滑片，减小电路总电阻，增大电路电流，使灯泡发光．
当电路电流增大到一定程度，灯泡电压增大，超过灯泡的额定电压时，灯泡的灯丝被烧断，电压表串联在电路中测电源电压，此时电路中电流几乎为0，所以电源电压为6V．
由第一次实验数据，根据串联电路特点和欧姆定律可得，时滑动变阻器连入电路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-1V}{0.2A}$=25Ω，
所以不能选择2.0A 20Ω规格的滑动变阻器，那么他选用的滑动变阻器规格为1.5A 50Ω；
（3）为了保护电路，连接电路时，应断开开关，将滑片调到最大值左端；
（4）闭合开关，灯泡不亮，电流表示数几乎为零，可能电路有断路发生，电压表示数接近电源电压，说明电压表到电源间是通路，所以其电路故障可能是灯泡断路；
（5）由（2）知电源电压为6V；
由图3知，电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，所以第二次实验灯泡两端电压为2.5V（正常发光）时通过灯泡的电流为0.5A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案为：（1）见上图；（2）1.5A 50Ω；断开；左；（3）断开；左；（4）灯泡断路；（5）6；1.25W．

点评 本题考查了连接电路图、电路故障的判断、电表读数、功率计算等，都是实验的常考问题，应掌握；对电表读数时，应先确定电表量程与最小分度值，然后读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．