Question

20．在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率（正常发光时电阻约为8Ω）的实验中，电源为两节新干电池．

（1）连接电路时，开关应断开．请用笔画线将图乙电路连接完整，要求滑片P向左滑动时，接入电阻变小．
（2）电路连接后，闭合开关，移动滑片，发现灯泡始终不亮，但电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是小灯泡短路．
（3）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，调节滑片使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡额定功率是0.75W．
（4）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小明想选用一个R₀=8Ω的电阻，设计了如图丁的电路及实验方案：
①调节滑片使电压表的示数为额定电压；
②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R₀两端的电压U₀，通过计算得到小灯泡的额定功率．指出他的设计方案中存在的两个问题：
问题一：电压表正负接线柱接反；问题二：R₀阻值偏大，无法使电压表示数调到2.5V．

Answer 1

分析 （1）连接电路时，开关应断开；根据滑动变阻器特殊要求确定滑动变阻器的连接．
（2）移动滑片后，电流表有示数，说明电路中存在短路，电压表有示数，说明电压中间短路．
（3）测量小灯泡额定功率，电压示数应等于额定电压，读出电流表示数，由P=UI计算电功率．
（4）检查设计问题时，首先考虑电表的正负接线柱、量程，然后考虑能否满足设计要求．

解答 解：（1）连接电路时，开关应断开；根据“滑动变阻器滑片P向左滑动时，接入电阻变小”可知，滑动变阻器应接左下接线柱，如图所示．

（2）移动滑片后，电流表有示数，灯泡始终不亮，说明电路中存在短路，电压表无示数，说明与电压表并联的小灯泡短路．
（3）测量小灯泡额定功率，电压示数应等于灯泡的额定电压2.5V；图中电流表量程0～0.6A，分度值0.02A，电流表示数为0.3A，小灯泡额定功率：P_额=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（4）只将电压表的a点接线改接到c点时，导致电压表的正负接线柱接反了，不能测出R₀两端的电压；
灯泡正常工作时电流约为I=0.3A，此时R₀的电压U₀=IR₀=0.3A×8Ω=2.4V，
电源电压应为U=U_滑+U_灯+U₀=U_滑+2.5V+2.4V=U_滑+4.9V，而实物图中两节干电池串联，电源电压为3V，所以不能保证灯泡正常发光；其根本原因是R₀阻值偏大，R₀两端电压偏大，无法使电压表示数调到2.5V．
故答案为：（1）断开；如上图所示；（2）小灯泡短路；（3）2.5；0.75；
（4）电压表正负接线柱接反；R₀阻值偏大，无法使电压表示数调到2.5V．

点评 此题考查了，电路基本操作、电路连接、故障分析、电功率计算、电路设计中存在的问题，对学生电路的综合分析能力要求较高．