Question

7．小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用的器材“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（50Ω  1A），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）请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．
（2）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）
（3）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（选填序号）．
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
（4）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时，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，还有改变灯泡的电压的作用．
（5）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，保持电压表的示数始终为如图（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）根据P=UI判断灯泡额定电流的取值范围，然后确定电流表的量程，并将电流表串联在电路中；
（2）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，与电压表并联的部分之外是连通的，则与电压表并联的灯泡断路了；
（3）小灯泡两端的电压等于额定电压时，小灯泡才会正常发光时，灯泡的实际功率等于额定功率；
（4）比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律和分压原理确定滑片移动的方向；
然后根据灯泡在额定电压下的功率为额定功率，即由电功率公式P=U_LI_L求出灯泡额定功率，由欧姆定律的变形公式求出灯丝的电阻；根据实验目的作答；
（5）先根据电压表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表的示数；研究电流与电阻关系时，应控制电阻的电压不变，根据串联电路的电压的规律与分压原理，并结合滑动变阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）由P=UI可知，灯泡额定电流的小于I=$\frac{P}{{U}_{L}}=\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，故电流表量程为0～0.6A；将电流表0.6A的接线柱与灯泡左接线柱相连，如下图所示：

（2）经分析，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，则故障可能是灯泡断路，导致电压表串联在电路中了；
（3）因灯在额定电压下的功率为额定功率，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，眼睛应注视电压表的示数．使灯泡两端电压等于灯泡额定电压为止，故选B．
（4）电压表示数为2.2V小于灯的额定电压，要使灯正常发光应增大灯的电压，由串联电路电压的规律应减小变阻分得的是电压，根据分压原理，就要减小变阻器连入电路中的 电阻大小，故滑片向B移动，直到电压表示数为2.5V；
由电路图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，由图乙所示电流表可知，其分度值为0.02A，示数为0.2A，则灯泡的额定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；此时灯丝的电阻：R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；本实验中，要研究灯的亮度随电压（电流）的变化关系，所以滑动变阻器的另外一个作用是改变灯泡的电压；
（5）根据实物图和图丙可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V；在探究电流跟电阻的关系的实验中，保持电阻两端的电压为2V不变，滑动变阻器两端分压为6V-2V=4V，定值电阻分压的电压是滑动变阻器分压的二分之一倍，由分压原理，则定值电阻阻值大小是变阻器接入电路的阻值的二分之一倍，因滑动变阻器最大阻值为50欧姆，则定值电阻最大阻值为25Ω．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）小灯泡断路；
（3）B；
（4）B；0.5；12.5；改变灯的电压；
（5）25．

点评 本题测灯的额定电功率，考查电路的连接、故障的分析、操作的过程、额定功率的计算、电阻的计算、控制变量法及对在探究电流与电阻关系中对器材 的要求等知识，综合性较强．