Question

15．在“测量小灯泡功率”的实验中，小灯泡标有“2.5V”字样．
（1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至左（选填“左”或“右”）端．闭合开关后，发现电压表示数为零，灯泡不亮，电流表有示数，则原因可能是；灯泡短路．

（3）故障排除后，为了测出小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流为0.3A，小灯泡的额定功率为0.75W．
（4）实验后，某小组同学又想利用这些器材测量另一个小灯泡正常发光时的电阻，但是只能看到灯泡上标有“1.8W”的字样，他通过多次实验绘制出了如图丙所示的U-I图象，根据图象可知，小灯泡的额定电压为3V，它正常发光时的电阻为5Ω．
（5）图丁所示电路中（R阻值已知），无电压表也能测出该灯泡额定功率的是C．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，使灯泡与滑动变阻器串联，电压表与灯泡并联，注意滑动变阻器按一上一下原则接线；
（2）为保护电路安全，连接电路时要断开开关，闭合开关前，滑动变阻器的滑片要置于最大阻值处；
电流表有示数，说明电路为通路；灯泡不亮，电压表示数为零，说明与电压表并联的灯泡被短路；
（3）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，根据电流表的量程和分度值得出示数，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）分析图象，根据P=UI=1.8W得出电压和电流对应的一组数据，此时对应的电压和电流值分别是额定电压和额定电流；并根据欧姆定律的变形公式求出灯泡的阻值；
（5）伏安法测功率的原理是P=UI，已知小灯泡的额定电压，则需要测出灯泡正常发生时通过的电流，分析各电路图，看所给电路能不能测出灯泡正常发光时的电流，然后判断是否能测出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）已知灯泡的额定电压为2.5V，因此电压表的量程选择0～3V；使灯泡的右接线柱与滑动变阻器的左上接线柱相连，电压表的3V接线柱与灯泡的由接线柱相连，如下图所示：

（2）为保护电路安全，闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片要置于最大阻值处，故将滑片放在最左端；
电流表有示数，说明电路为通路；灯泡不亮，电压表示数为零，说明与电压表并联的灯泡被短路；
（3）要测灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器的滑片P使电压表的示数等于灯泡的额定电压，即2.5V；
根据图乙而看着，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A；
灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）由图丙和P=UI可知，当电压为3V时，电流为0.6A，此时的功率为1.8W，因此灯泡的额定电压为3V，额定电流为0.6A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω；
（5）根据已知电阻和灯泡的额定电压计算出灯泡正常发光时通过R的电流；
ABD、无论三个开关如何组合，都无法确定灯泡是否正常发光，故ABD不能测量灯泡的额度功率，故ABD不符合题意；
C、当三个开关都闭合时，灯泡和R并联，电流表测量通过R的电流，移动滑片使得电流表的示数I_R=$\frac{{U}_{额}}{R}$；
当开关S₁、S₂闭合时，灯和R并联，电流表测量干路电流I，则通过灯的电流I_L=I-I_R，则R_L=$\frac{{U}_{额}}{I-{I}_{R}}$．
根据P=I²R即可求出灯泡的额定功率，故C可以测量灯泡正常发光时的电阻，故C符合题意．
故答案为：（2）左；灯泡短路；（3）2.5；0.3；0.75；（4）3；5；（5）C．

点评 本题考查了实物图的连接、实验注意事项、故障分析、电流表读出、功率的计算、欧姆定律的应用以及额定功率的测量等问题，分析电路图，判断能不能测出灯泡正常发光时的电流是解题的关键；分析开关闭合与断开时电路的连接情况，综合性较强，难度较大．