Question

4．物理小组利用如图甲的实验电路测量小灯泡的额定功率，已知待测小灯泡额 定电压为 4.5V；小灯泡额定功率约为 1W，电源电压恒为 6V．

（1）小刘同学连接的实验电路如图甲，闭合开关，小灯泡发光．他将滑动变阻器的滑片从 最左端向右移动过程中，小灯泡的亮度不变（选填“变亮”、“变暗”或“不变”），滑动变阻器连接出现了短路（选填“断路”或“短路”）故障．仔细检查电路后，小 组成员小宇、小新同学认为要完成本实验，需要对小刘连接的电路进行改正． 小宇认为：“只需要将甲图中导线①在C接线柱的连接改接到 B 接线柱处”； 小新认为：“只需要将甲图中导线②在 C 接线柱的连接改接到 B 接线柱处”．你认为小新（选填“小宇”、“小新”或“小宇和小新”）的观点是正确的．
（2）改成正确的电路连接后，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为 4.5V 时．电流表示 数如图乙，电流表的示数为0.22A，小灯泡额定功率的测量值0.99W．
（3）若该小灯泡被烧坏了，断开开关后（滑动变阻器滑片位置不变），物理小组用规格为“4.5V、1.5W”的小灯泡替换已烧坏小灯泡．当再闭合开关后，该小灯泡的功率小于（选 填“大于”、“小于”或“等于”）1.5W，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动変阻器 的滑片向B端移动（选填“位置不变”“向 A 端移动”或“向 B 端移动”）．
（4）小华打算增加一个阻值为 10Ω的电阻 R0，只利用一只电表，通过简单操作（开关 S 接“a”、“b”各一次）来测量小灯泡的额定功率．如下图丙、丁是她设计的两种不同方案的 电路图．则以下判断正确的是B（填字母）．
A、两种方案都能 B、两种方案都不能  C、丙方案能，丁方案不能 D、丙方案不能，丁方案能．

Answer 1

分析 （1）由实物图的连接知，此时变阻器被短路，即移动滑片，灯泡亮度不变，故应该从让变阻器接入电路的角度考虑，且让电压表必须测量小灯泡的电压，而不能测量总电压；
（2）据电流表的量程，判断出分度值，而后读出电流表的示数，据P=UI可以计算出电功率；
（3）计算所换的灯泡的电阻值，与原灯泡的电阻相比较，再根据串联分压，可判断滑片的移动情况；
（4）开关S接“a”、”b”各一次，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）由实物图的连接可知，此时变阻器被短路，即移动滑片，灯泡亮度不变，故应该从让变阻器接入电路的角度考虑，且让电压表必须测量小灯泡的电压；
故小宇的方案可以让变阻器接入电路，但此时电压表测量的是变阻器和灯泡的总电压，故不合理；
小新的方案可以让变阻器串联接入电路，且电压表测量小灯泡的电压，故该方案合理；
（2）读图可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.22A，
则小灯泡额定功率的测量值为P_额=U_额I′=4.5V×0.22A=0.99W；
（3）由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，额定电压不变，新更换小灯泡的额定功率变大，则电阻变小，
由串联分压可知，其他条件不变的情况下其分压较小，闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片向B端移动，以减小变阻器的阻值，减小变阻器的分压；
（4）图丙中，无论S接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光，丙方案不能测定小灯泡的额定电功率；
丁方案中，R₀、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测定值电阻的电压，S接b时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，丁方案不能测定小灯泡的额定电功率．
所以两种方案都不能测出小灯泡的额定功率．故选B．
故答案为：（1）不变；短路；小新；（2）0.22；0.99；（3）小于；向B端移动；（4）B．

点评 本题考查了测量小灯泡的额定功率实验中，电路的连接、故障的判断、元件的选择、数据的计算，考查特殊情况下测额定功率方案设计，综合性强，难度较大．