Question

2．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的最大阻值为40Ω．

（1）用笔画线代替导线把甲图中未完成的实物电路连接完整；
（2）同学们进行试触时，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路中发生的故障可能是小灯泡断路（选填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”）．
（3）排除故障后，闭合开关又发现发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大．电路连接无误，接下来应进行的操作是D，C（两空按操作步骤先后顺序填写字母代号）．
A．更换电池或小灯泡                      B．检查电路是否短路
C．移动滑动变阻器滑片至最大值位置        D．断开电路开关
（4）某次中实验中，同学们看到电压表示数为1.8V，要使灯泡L正常发光应向A（选填“A”或“B”）端移动滑片P，当灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是0.6W．
（5）某同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R，阻值分别为5Ω、10Ω和20Ω，多次更换阻值不同定值电阻R，并保持电压表示数不变，同时记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够顺利完成实验，电压表的示数最小保持2V不变．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物，特别注意电流表、电压表量程的选择和正负接线柱的接法；灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，据此确定电流表的量程；根据灯泡的额定电压确定电压表的量程；滑动变阻器串联连入；注意滑动变阻器的接法要一上一下．
（2）灯泡不亮说明某处断路或灯短路，电压表有示数，电压表的正负接线柱与电源正负极之间连接是连通的，说明灯泡断路，电流表无示数说明是某处断路或电流表短路．
（3）根据电流表和电压表的示数变化判断出故障原因，即可根据电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法和注意事项得出应进行的操作．
（4）根据串分压的知识进行分析，在串联电路中，电阻越大分得的电压越多．在进行电流表的读数时，注意量程和分度值．将电压值和电流值代入公式P=UI计算出额定功率．
（5）根据串联电路特点与欧姆定律分析答题．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电压等于额定电压U_L=2.5V，根据欧姆定律可知此时电路电流约为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以电流表的量程为0～0.6V，小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表应选择0～3V的量程．根据电路图连接实物电路，先将串联的元件连接好，最后将电压表并联在灯泡两端．如图所示：

（2）①灯泡发生断路，电压表的正负接线柱与电源正负极之间连接是连通的，电压表有示数；电压表的电阻无限大，使得电路中的电流为0，电流表的示数为0，符合题意；
②灯泡短路，灯不亮，电压表示数为0，电流表有示数，不符合题意；
③变阻器断路，电流表和电压表都无示数，不符合题意．
（3）小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，原因是滑动变阻器没移到阻值最大处，按要求应先断开开关再移滑动变阻器滑片至最大值位置，故选D，C．
（4）根据已知条件，电压表示数为1.8V，说明小灯泡两端的电压太小，应减小滑动变阻器两端的电压，所以应向A端移动滑片，使灯泡两端的电压为额定电压2.5V．
根据丙图，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，其读数为0.24A，所以小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（5）由于滑动变阻器最大阻值为40Ω，定值电阻最大阻值为20Ω，为保持电压表示数不变，根据串联电路的分压原理，滑动变阻器两端电压是定值电阻两端电压的两倍，由于电源电压为6V，则电阻两端电压为2V．
故答案为：（1）如图所示；（2）小灯泡断路；（3）D；C；（4）A；0.6；（5）2．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、实验注意事项、电表读数、求灯泡功率等问题，连接电路图时要注意电表量程的选择；对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．