Question

17．在“测定小灯泡的电功率”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12Ω）．

（1）用用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是小灯泡断路．为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B
A．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器      B．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器
（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A（选填“A”或“B”）端移动．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0.625W．实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡不发光，根据图象分析其原因是小灯泡实际电功率太小．

Answer 1

分析 （1）实物连接注意量程的选择，正负接线柱，滑动变阻器的下接线柱的选择；
（2）闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路了；电压表的指针有示数，说明电压表通过电流表和滑动变阻器与电源两极相连，由此分析故障的原因；
由I=$\frac{U}{R}$计算灯泡正常发光的电流，滑动变阻器与灯泡串联．根据串联电路特点和欧姆定律计算滑动变阻器的电阻；
（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；
读出额定电压下的电流，根据P=UI求出额定功率；
灯泡亮度由实际功率决定，由此分析解答．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$=0.21A，所以电流表选用0～0.6A量程；滑动变阻器和电流表串联，如下图：

（2）闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，所以出现故障的原因是小灯泡断路；
电源电压U=6V，灯泡正常工作时，灯泡额定电压：U_灯=2.5V，滑动变阻器两端电压：U_滑=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器连入阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，所以应选50Ω 0.5A的滑动变阻器；
（3）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A端移动；
由丙图象可知，电压为2.5V时的电流为0.25A，所以小灯泡的额定功率P=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W；
根据灯泡的亮度由实际功率决定，由图象知，当灯泡两端电压小于0.5V时，电流为0.1A，由P=UI知灯泡实际功率非常小，所以灯泡不发光．
故答案为：（1）如上图；（2）小灯泡断路；B；（3）2.2；A；0.625；小灯泡实际电功率太小．

点评 本题考查了滑动变阻器规格的选择、实物连接、故障分析、功率计算等．利用电压表、电流表判断电路故障时，要知道电流表无示数原因：电路中有断路现象；电压表无示数原因：与电压表并联部分短路或与电压表并联以外的部分断路．