Question

9．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、滑动变阻器（50Ω，1A），以及符合实验要求的电表、开关和导线．

（1）请用笔画线代替导线，将图（甲）所示电路连接完整；
（2）连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能原因是灯泡短路；
（3）故障排除后，开始实验，移动滑动P到某一点时，电压表示数如图丙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将如图（甲）中滑片P向B端移动，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图（乙）所示，则灯泡的额定功率是0.5W，此时灯泡的电阻是12.5Ω；
（4）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，保持电压表的示数始终为如图（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）本实验中，变阻器、电流表、灯泡应串联，电压表测灯泡电压，根据灯泡规格确定电表量程；
（2）电路故障分两类：短路和断路．电路短路时，短路部分无电压，电流大；电路断路时，断路部分无电流，电压大；
（3）额定电压下小灯泡的实际功率和额定功率相等，读出丙图中电压表的示数，小于灯泡的额定电压，根据串联电路分压的特点确定电路图中滑片的移动方向；根据图乙读出额定电压下通过灯泡的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率，由I=$\frac{U}{R}$计算灯泡此时电阻；
（4）根据串联电路电压和电流的规律，运用公式I=$\frac{U}{R}$可求电阻的最大阻值．

解答 解：
（1）测定“小灯泡的额定电功率”实验时，变阻器、电流表、灯泡应串联，电压表测灯泡电压，灯泡额定电压2.5V，所以电压表使用0-3V量程，小灯泡正常工作电流一般小于0.6A，所以电流表可使用0-0.6A量程，实物连接如图所示：
；
（2）电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，灯泡不发光，说明灯泡发生了短路；
（3）电压表使用0-3V量程，分度值0.1V，由丙图可知电压表的示数2V，小于灯泡的额定电压，要测灯泡的额定功率，
由串联电路的分压特点可知，应减小滑动变阻器两端分得的电压，即滑片向B端移动减小接入电路中的电阻，直至电压表的示数达到2.5V为止；
由图乙可知，电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，灯泡正常工作时的电流为0.2A，
则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$可得，
灯泡此时电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（4）根据题意可知，保持电压表示数为2V不变，电源电压为6V，所以滑动变阻器两端的电压保持4V不变，
当变阻器连入阻值最大时，R阻值最大，
所在电阻阻值最大为R_最大=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{滑}}$=$\frac{2V}{\frac{4V}{50Ω}}$=25Ω．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡短路；（3）B；0.5；12.5；（4）25．

点评 本题考查了实物电路图连接、电路故障的判断、滑动变阻器的正确使用和电功率和电阻的计算，涉及的知识点较多，但都属于基础题；还考查了探究电流与电阻关系的实验．