Question

5．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为 6V，小灯泡的额定电压为 2.5V（灯丝电阻约为 10Ω）．

（1）①为了能够顺利完成实验探究，应选用“50Ω 0.5A”（“10Ω 0.5A”/“50Ω 0.5A”）规格的滑动变阻器．
②请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整；
（2）电路连接完整后，闭合开关发现灯泡不亮，电流表和电压表均无示数，为了迅速找出故障，他不应该首先检查的是D．
A．滑动变阻器是否接触不良           B．开关是否接触不良
C．电流表接线柱是否接触不良        D．电压表接线柱是否接触不良
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是2.2V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）端移动．
（4）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图丙所示），分析图象可知：小灯泡的额定功率为0.5W；当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大．（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（5）小华打算增加两只开关和一个阻值为10Ω 的电阻R₀，只用一只电表来测量小灯泡的额定功率．方案一和方案二是小华设计的两种不同方案的电路图．则以下判断正确的是C．
A．两种方案都可行B．两种方案都不可行
C．方案一可行，方案二不可行D．方案一不可行，方案二可行．

Answer 1

分析 （1）①求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．
②测灯泡电功率时，电流表、灯泡和滑动变阻器应串联，由灯泡正常工作电流确定电表的量程，从而连接实物；
（2）电路连接完毕，闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数，必须先切断电流，然后依次确定故障原因；
（3）读出电压表示数，根据串联电路的分压原理分析滑片的移动方向；
（4）由图象读出灯泡电压为2.5V时的电流，由P=UI计算其额定功率；根据图象分析电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数比的变化情况；
（5）根据电路图，确定能否使小灯泡正常发光，若不能，则无法测量小灯泡的额定电功率．

解答 解：
（1）由欧姆定律可得灯泡正常发光电路中电流约为：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25，
此时变阻器两端电压U_变=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，变阻器连入阻值R=$\frac{{U}_{变}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14，故应选“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）测额定电压为2.5V灯泡电功率时，要测量灯泡两端电压和通过灯泡的电流，滑动变阻器调节灯泡的电压，所以电流表、滑动变阻器、灯泡应串联，灯泡正常工作电流约为0.25A，所以电流表应使用0-0.6A量程，滑动变阻器一上一下接入电路中，实物连接如图所示；
；
（2）电路连接完毕，闭合开关灯泡不亮．为保护电路，必须先断开开关切断电路，进行故障检验；灯不亮，电流表、电压表无示数，说明整个电路是断路状态，电流表、滑动变阻器、和开关都串联在电路中，这三个元件可能断路，电压表并联到灯泡两端，若电压表断路，则电流表有示数，故选D；
（4）由图乙，电压表使用0-3V量程，分度值0.1V，示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，需增大灯泡电压，根据串联电路的分压原理，应减小滑动变阻器连入阻值，即向B端移动；
（5）方案一中，将S₂闭合时，灯与R₀并联，电流表测通过R₀的电流，移动滑片使电流表示数为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$时，根据并联电路电压的规律，灯正常发光；
保持滑片位置不动，将S₂闭合，断开S₁，记下电流表示数I′，即为灯与定值的总电流，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，通过灯与定值电阻的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流I_L=I′-$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$，根据P=UI可求灯的额定功率；故方案一能测出小灯泡的额定电功率；
方案二中，R₀、小灯泡、变阻器三者串联，S₁闭合时，电压表测定值电阻的电压，S₁断开，S₂闭合时电压表测灯和定值电阻的总电压，都无法确定小灯泡是否正常发光，方案二不能测定小灯泡的额定电功率．故选C．
故答案为：
（1）①“50Ω0.5A”②见上图；（2）D；（3）2.2； B；（4）0.5；变大；（5）C．

点评 本题考查了连接实物电路图、滑动变阻器的选择、电表读数、求功率；连接实物电路图时要注意电表量程的选择，注意电表正负接线柱不要接反．等问题，都是常考问题，要掌握好．