Question

16．文欣做测量“小灯泡电功率”的实验，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整；
（2）文欣连接好电路后闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表示数为4.5V，电流表无示数，则电路中存在的故障是灯泡断路；
（3）故障解决后，文欣移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示为2.2V，若她想测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V；
（4）文欣移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的U-I 图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.75W；
（5）倪龙在做该实验时发现电流表损坏，他想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验，他向老师要了定值电阻R₀（阻值适当且已知）和一些开关，借助原有的实验器材，顺利完成了实验（电路只连接一次）．请你在图丁虚线框内画出倪龙设计的实验电路图．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡正常发光时的电流选择电流表量程，根据实验原理连接实物电路图．
（2）常见电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）由图示电表确定其量程与分度值，读出电表示数；根据电压表示数与灯泡额定电压的关系确定滑片的移动方向．
（4）由图示图示求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率．
（5）根据实验器材与实验原理分析答题．

解答 解：（1）连接电路时开关应断开；灯泡正常发光时，电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，电流表的量程应选0～0.6A．把灯泡与电流表串联接入电路，实物电路图如图1所示．
（2）灯泡不亮，可能是灯泡发生短路或电路存在断路造成的，电流表无示数，说明电路存在断路，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电路不存在断路，因此与电压表并联的灯泡断路．
（3）由图甲所示电路图可知，其量程为0～3V，由图乙所示电压表可知，其分度值为0.1V，所示为2.2V，灯泡两端电压小于额定电压，要测灯泡额定功率，应向B端移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压增大，知道额定电压2.5V位置．
（4）由图丙所示图象可知，灯泡额定电压对应的电流为0.3A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）实验需要测出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，可以把灯泡与定值电阻串联，测出定值电阻两端电压，由欧姆定律求出通过定值电阻的电流，由于灯泡与定值电阻串联，可以求出通过灯泡的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率，实验电路图如图2所示．

故答案为：（1）如图1所示；（2）灯泡断路；（3）2.2；2.5；（4）0.75；（5）如图2所示．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、电表读数、求灯泡功率、实验设计等；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直；最后一问：实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．