Question

2．大兵老师带同学去实验室测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率．
（1）如图甲是某同学没有连接完成的实验电路，请你用笔画线代替导线将实物图补充完整（要求：闭合开关前需要将变阻器的滑片置于最右端）；
（2）实验时细心的大兵老师提醒同学们“这个实验最容易出现的问题是：连接电路后闭合开关，灯泡不亮．同学们可以根据电压表、电流表的示数判断故障的原因，若电流表、电压表都有示数，且示数较小，说明电路是正常的，灯泡不亮的原因是滑动变阻器连入电路阻值较大；若电流表没有示数，电压表有较大示数，说明灯丝断了或灯泡与灯座接触不良．
（3）同学们将电路连接完成后，为了测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，读出并记下电流表示数，然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率；
（4）实验中大兵老师发现小松同学没有使用电压表，而是用了两个电流表和一个5Ω的电阻器R设计了如图乙所示的电路，同样测出了小灯泡的额定功率，具体操作是：闭合开关，移动变阻器的滑片，使电流表A₁的示数为0.5A，小灯泡正常发光，若此时电流表A₂的示数为0.8A，则该灯泡的额定功率为0.75W．

Answer 1

分析 （1）闭合开关前需要将变阻器的滑片置于最右端，说明应将滑动变阻器的左下接线柱接入电路；根据灯泡的额定电压选择电压表的量程，并将电压表与灯泡并联；
（2）灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外存在断路或电路电流太小，灯泡实际功率太小造成的，根据具体的电路现象找出电路故障原因．
（3）电路连接正确，测灯泡额定电功率的实验正确操作是：移动滑片位置，使电压表示数等于灯泡额定电压，记录电流表示数，然后由电功率公式求出灯泡额定功率．
（4）电流表A₁与定值电阻串联，相当于电压表，使并联电路电压等于灯泡额定电压2.5V时灯泡可以正常发光，由欧姆定律可以求出电流表A₁的示数；然后由并联电路的特点求出流过待测电阻的电流，然后由欧姆定律求出灯泡的功率．

解答 解：（1）滑片处于最右边时，接入电路的电阻最大，将滑动变阻器的左下接线柱与开关右接线柱相连；因为灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选择0～3V量程，所以将3V的接线柱与灯泡右接线柱相连，如下图所示：

（2）如果滑动变阻器连入电路的阻值较大，电路电流很小，灯泡实际功率太小，不足以引起灯泡发光，则灯泡不亮，电流表与电压表都有示数，但示数较小；如果灯泡断路或灯泡与灯座接触不良，则电路断路，灯泡不亮，电路电流为零，电流表示数为零，电压表与电源两极相连，测电源两端电压，电压表有示数且示数较大．
（3）为了测量灯泡在正常发光时的电功率，正确的操作步骤是：调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，读出并记下电流表示数，然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率．
（4）由电路图知：定值电阻与灯泡并联，它们两端的电压相等，当并联电压等于灯泡的额定电压U_L=2.5V时，
灯泡正常发光，此时电流表A₁的示数I₁=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A；此时干路电流等于电流表A₂的示数为0.8A，则灯泡正常发光时的电流I_L=I₁-I₂=0.8A-0.5A=0.3A；
故灯泡的额定功率P=U_LI_L=2.5V×0.3A=0.75W．
故答案为：（1）见上图；（2）电流表、电压表都有示数，且示数较小；电流表没有示数，电压表有较大示数；（3）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，读出并记下电流表示数，然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率；（4）电流表A₁的示数为0.5A；0.75．

点评 本题考查了滑动变阻器的使用、灯泡正常发光的特点以及灯泡额定功率的计算等问题，灯泡只有在额定电压下才能正常发光，如果灯泡的实际功率较小，不足以让灯泡发光，只有灯泡功率达到一定值时灯泡才能正常发光．