Question

17．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（50Ω1A）、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B（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断路（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．
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是，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．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有调节小灯泡两端的电压的作用．
（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为如图（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）本实验的原理是：P=UI；
（2）本实验中电流表应与灯泡串联，根据灯泡规格判断电表量程；
（3）常见的电路故障有断路与短路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因；
（4）灯泡电压等于额定电压时正常发光；
（5）根据分压原理判断滑片移动方向；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；根据欧姆定律计算灯泡电阻；实验中，滑动变阻器除保护电路外，还可以改变小灯泡两端的电压，从而测出多组不同数据；
（6）根据串联电路电压和电流的规律，运用公式I=$\frac{U}{R}$可求电阻的最大阻值．

解答 解：
（1）测定“小灯泡的额定电功率”实验的原理是：P=UI；
（2）实验中电流表应与灯泡串联．额定电压为2.5V，由P=UI灯泡正常发光时功率小于1W，灯泡正常发光电流：I＜$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，所以电流表应使用0-0.6A量程，实物连接如图所示：
；
（3）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或灯泡之外电路断路造成的；
电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源连接相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则故障可能是小灯泡断路；
（4）灯泡电压等于额定电压时正常发光，要测灯泡额定功率，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时眼睛应注视电压表，只到示数等于2.5V为止；
（5）电压表的示数为2.2V，灯泡电压低于额定电压，根据串联电路的分压原理，应减小变阻器连入电阻，以减小其分得的电压，从而增大灯泡两端电压，所以滑片应向B端移动；
电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，由图乙灯泡正常发光时的电流为0.2A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；此时灯泡电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
实验中，滑动变阻器除保护电路外，还可以调节小灯泡两端的电压，从而测出多组不同数据；
（4）根据题意可知，保持电压表示数为2V不变，电源电压为6V，所以滑动变阻器两端的电压保持4V不变，
当变阻器连入阻值最大时，R阻值最大，
所在电阻阻值最大为R_最大=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{滑}}$=$\frac{{U}_{R}}{\frac{U-{U}_{R}}{{R}_{滑}}}$=$\frac{2V}{\frac{6V-2V}{50Ω}}$=25Ω；
故答案为：
（1）P=UI；（2）见上图；（3）小灯泡断路；（4）B；（5）B；0.5；12.5；调节小灯泡两端的电压；（6）25．

点评 本题考查了实验原理、连接实物电路图、故障判断、电表读数、额定功率和电阻的计算以及滑动变阻器的作用等问题；连接实物电路图时要注意电表量程的选择以及正负接线柱的接法；对电表读数时，要先确定电表量程与分度值，读数时视线要与电表刻度线垂直．