Question

3．某校两个实验小组在测定小灯泡电功率的实验中，被测小灯泡的额定电压为2.5V．实验桌上提供有如下器材：电源（电压6V且恒定不变）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器（50Ω 1A）各一只，导线若干．

（1）晓松同学所在实验小组利用如图甲所示的电路进行实验．
①用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
②连接电路时，开关应该断开．
③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P的过程中，观察到电流表示数几乎接近最大值时，小灯泡仍然不亮，且电压表无示数，其原因可能是小灯泡短路．
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P至电压表的示数如图乙所示，其读数为1.1V．要使小灯泡正常发光，滑片P应向A（选填“A”或“B”）端移动．
⑤多次改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，并绘制出如图丙所示的图象．由图象可知，小灯泡的额定功率是0.5W．
（2）晓丽同学所在的实验小组的滑动变阻器已损坏（其他器材和规格不变），老师提供了另一只滑动变阻器（10Ω 1A），小组同学讨论后发现，若要继续用已连接完整的图甲所示电路来测出小灯泡的额定功率，至少还要在原电路中串联（选填“串”或“”并）一个7.5Ω的电阻．

Answer 1

分析 （1）①电压表应与小灯泡并联；
②为保护电路，连接电路时，开关应断开；
③电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明电压表被短路；
④认清电压表的量程、分度值后读数；测灯泡的额定功率应使小灯泡两端电压为额定电压，根据分压原理确定滑片移动的方向；
⑤由图丙读出小灯泡两端电压为额定电压时的电流值，利用公式P=UI，计算额定功率；
（2）根据灯泡正常工作时的电流，计算电路中的总电阻，根据串联电路电阻的特点进而求出定值电阻的阻值．

解答 解：（1）①由图可知，小灯泡未连入电路，电压表要与小灯泡并联；
；
②为保护电路，连接电路时，开关应断开；
③电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明电压表被短路，即小灯泡短路；
④由图乙可知电压表的量程为0～3V，示数为1.1V，为测灯泡的额定功率应使小灯泡两端电压为额定电压，即要增大小灯泡两端电压，减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以，应使滑动变阻器的滑片向A移动；
⑤由图丙可知，小灯泡两端电压为2.5V，灯泡中的电流I=0.2A；小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）小灯泡正常工作时的电阻：R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，电路的总电阻R=$\frac{{U}_{总}}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，当变阻器的全部电阻连入电阻中时，根据串联电路电阻的特点，R_L滑=12.5Ω+10Ω=22.5Ω，因R_L滑＜R，应串联定值电阻，串联的定值电阻阻值至少为R_定=R-RL_滑=30Ω-22.5Ω=7.5Ω．
故答案为：（1）①如图所示；②断开； ③小灯泡短路；④1.1；  A  ⑤0.5；（2）串；7.5．

点评 本题测定小灯泡电功率，考查电路的连接、实验注意事项、故障的分析、操作过程、额定功率的计算及串联电路电阻的特点应用等知识，难度中等．