题目内容

14．小强想测定小灯泡正常发光时的电阻和额定功率，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线．
（1）图甲是小红没有连接完的实物电路，请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；
（2）小强连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是灯泡断路（写出一种即可）；
（3）小强排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向右滑动（选填“左”或“右”）；
（4）小强通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了图乙所示的U-I图象．根据图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）小强做完上述实验后又进一步思考，只用一块电压表和一个已知阻值的定值电阻R0，能否测出小灯泡的额定功率，他设计了如图所示电路图，请帮他写出：
①主要的实验步骤（用相应的字母代替物理量）．
②小灯泡的额定功率的表达式P额=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

分析 （1）本实验中电压表测灯泡电压，根据灯泡额定电压确定其量程；
（2）常见的电路故障有断路与短路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因；
（3）为使唤灯泡正常发光，电压要达到额定电压，根据串联电路的分压原理分析滑片的移动方向；
（4）由图象读出灯泡正常发光时的电流，根据P=UI计算其额定功率；
（5）当灯泡两端电压等于额定电压时，灯泡正常发光，因此先让电压表测量灯泡两端电压，使灯泡正常发光，然后测量出灯泡和定值电阻两端的电压，再结合串联电路的特点和欧姆定律求出电路中的电流，最后根据P=UI表示出灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）测灯泡电阻和功率的实验中，电压表应与灯泡并联，灯泡额定电压2.5V，所以电压表应使用0-3V量程，如图所示：
；
（2）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或灯泡之外电路断路造成的；
电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源连接相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，综合分析可知，小灯泡断路．
（3）据串联电路的规律可知，谁的电阻大，谁分担的电压多可知，要想让灯泡的电压变大，可以让变阻器的电压变小，故让变阻器的阻值变小即可，所以应将变阻器向右移动，从而提高灯泡电压使其正常发光；
（4）灯泡电压达到额定电压2.5V时正常发光，由图象可知此时灯泡电流为0.2A，所以灯泡的额定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）①步骤：
a、闭合开关Sl，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；
b、再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U，由于串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以灯泡正常发光时，定值电阻R0两端的电压为U-2.5V，由欧姆定律可得，此时通过灯泡的电流：I=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$；
②灯泡额定功率的表达式：P额=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：
（1）见上图；
（2）灯泡断路；
（3）右；
（4）0.5；
（5）①步骤：
a、闭合开关Sl，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；
b、再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U．
②$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了连接电路图、电路故障分析、滑动变阻器使用、电功率、欧姆定律等问题，是常考问题，一定要掌握；连接电路图时，注意电压表量程的选择；电路故障一般有断路与短路两种，要根据电路故障现象分析电路故障原因．

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