Question

19．在测定“小灯泡电功率”的实验中，小明所在的实验小组用的电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．可供选用的滑动变阻器R₁和R₂的最大阻值分别为10Ω、50Ω．他们所设计的实验电路如图甲所示．

（1）在连接电路时，开关应处于断开状态，电流表的量程应选0～0.6A．应该选用的滑动变阻器是R₂（选填“R₁”或“R₂”）．
（2）请你用笔画线代替导线，按照电路图将实物电路补充完整．（导线不能交叉）
（3）闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片P应位于左（选填“左”或“右”）端．
（4）小刚同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向右（选填“左”或“右”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（5）小丽同学移动滑片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I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（6）一段时间后，小灯泡突然熄灭，电压表、电流表均无示数，则可能出现的故障是滑动变阻器断路了．（写出一种情况即可）

Answer 1

分析 （1）为防止连接最后一根导线时，电路中电流过大烧坏用电器，在连接电路时开关应断开；根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出灯泡额的电流的大约值来确定电流表的量程；根据串联电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，即可选择合适的滑动变阻器；
（2）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，电流串联在电路中；
（3）为防止闭合开关时，电路中电流过大烧坏用电器，保护电路的滑动变阻器处于最大阻值处；
（4）根据电压表的量程和分度值读出其实数，根据串联电路电阻的分压特点判断滑动变阻器滑片移动的方向；
（5）根据图象读出2.5V时通过灯泡的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（6）灯泡熄灭，电流表均无示数电路可出现了断路，再由电压表也无示数初步确定断路处，由此分析判断故障．

解答 解：
（1）为保护电路，在连接电路时，开关应处于断开状态；
灯泡正常工作时的电压U_L=2.5V，
串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得，此时电路中的电流约为：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以电流表应使用0～0.6A量程；
串联电路中总电压等于各分电压之和，此时滑动变阻器分得电压：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器接入电路中的电阻约为：R_滑═$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，故滑动变阻器应选R₂．
（2）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联，电流表0.6的接线柱与开关的右接线柱相连，如图所示：

（3）闭合开关前，保护电路的滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的左端；
（4）电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，灯泡两端的电压为2V；
要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压到2.5V，根据串联电路的分压特点可知，应减小滑动变阻器分得的电压，即减小滑动变阻器接入电路的电阻，故滑片向右端移动．
（5）由图象可知，灯泡的额定电流为0.2A，灯泡的额定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
（6）灯泡熄灭，电流表均无示数电路可出现了断路，电压表也无示数，说明电压表到电源间有断路，所以故障可能是滑动变阻器断路了．
故答案为：
（1）断开；0.6；R₂；
（2）见上图；
（3）左；
（4）2；右；
（5）0.5；
（6）滑动变阻器断路了．

点评 本题考查了电表量程的选择和连接以及读数、滑动变阻器的使用和规格的选择、欧姆定律和电功率公式的应用等，这些知识点是伏安法测功率中最常见的内容，也是常考的内容．