Question

10．小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（小灯泡的额定功率小于1W）、滑动变阻器（50Ω 1A）、以及符合实验要求的电表、开关和导线．如图甲是小亮同学没有连接完整的电路．

（1）本实验的实验原理是P=UI．
（2）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的电路连接完整．
（3）小亮同学连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是灯泡断路（写出一种即可）．
（4）小亮同学排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时眼睛应注视B（选填序号）．
A．小灯泡亮度   B．电压表示数   C．电流表示数   D．滑动变阻器滑片
（5）小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，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B端移动（选填“A”或“B”）．当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是0.5W，此时小灯泡的电阻是12.5Ω．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有调节小灯泡两端电压等于额定电压的作用．
（6）小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为如图丙所示，多次更换阻值不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）实验原理：P=UI
（2）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程；根据P=UI判断灯泡额定电流的大约值，然后确定电流表的量程；并将电压表并联在灯泡两端，电流表串联在电路中；
（3）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；
（4）小灯泡两端的电压等于额定电压时，小灯泡才会正常发光时，灯泡的实际功率等于额定功率；
（5）故障排除后，闭合开关时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，灯泡两端电压是处于最小值，所以要提高灯泡两端的电压，需要减小电路电阻，减小滑动变阻器的电阻；根据电路图确定滑片的移动方向；
根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数，然后根据灯泡在额定电压下的功率为额定功率，即由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率，由欧姆定律的变形公式求出灯丝的电阻；
该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有调节灯泡两端的电压为额定电压的作用
 调节小灯泡两端电压等于额定电压
（6）先根据电压表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表的示数；然后根据串联电路的电阻与电压的关系，并结合滑动变阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）实验原理：P=UI；
（2）由于灯泡的额定电压为2.5V，故电压表的量程为0～3V；
由P=UI可知，灯泡额定电流的最大值：I=$\frac{P}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，故电流表量程为0～0.6A；
将电流表0.6A的接线柱与灯泡左接线柱相连，将电压表的3V接线柱与灯泡右接线柱相连，如下图所示：

（3）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；因此电路故障为灯泡断路；
（4）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，眼睛应注视电压表的示数．使灯泡两端电压等于灯泡额定电压为止，故选B．
（5）故障排除后，闭合开关时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，灯泡两端电压最小，所以要提高灯泡两端的电压，需要减小电路电阻，即应将滑片P向B端移动；
根据实物图和图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A，则灯泡的额定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$可知，此时灯丝的电阻：R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
 该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有调节灯泡两端的电压为额定电压的作用
（6）根据实物图和图丙可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V；
在探究电流跟电阻的关系的实验中，保持电阻两端的电压为2V不变，则根据串联电路的电流相同的特点得：
I_定值=I_滑动，
即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑动}}$，$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑动}}$故R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑动，
因为R_滑动≤50Ω，所以R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑动≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω．
故答案为：（1）P=UI；（2）如上图；（3）灯泡断路；（4）B；（5）B； 0.5；12.5；  调节小灯泡两端电压等于额定电压；（6）25．

点评 本题考查了伏安法测小灯泡额定功率的实验，考查了连接实物图、电流表和电压表读数、欧姆定律和功率计算公式的应用等内容，涉及的知识点较多，但都属于基础题；知道伏安法测功率的原理是解题的关键．