Question

10．小明同学做测定“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．如图甲是小明同学没有连接完整的电路．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的电路连接完整．
（2）小明接好最后一根导线，灯泡闪亮一下就熄灭了．检查后，发现连线正确，请你找出实验中两个操作不当之处：连接电路时没断开开关和滑动变阻器没调到最大阻值．
（3）小明同学换了一个相同规格的灯泡并改正错误后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视C（选填序号）．
A．小灯泡亮度  B．电流表示数    C．电压表示数    D．滑动变阻器滑片
（4）小明同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2V，要测量小灯泡的额定功率时，应将滑片P向B端移动（选填“A”或“B”）．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是0.5 W，此时小灯泡的电阻是1.25Ω．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有改变灯泡两端的电压的作用．
（5）小明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）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；并将电流表串联在电路中；滑动变阻器接上边任意1个接线柱；
（2）连接实物电路时，为保护电路，注意两点：一是开关要断开；二是滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处．
（3）电压表示数等于灯泡额定电压，灯泡正常发光．
（4）要测灯泡的额定功率，电压需达到额定电压2.5V，由此分析滑片移动方向；
由图乙读出灯泡正常发光时电流表的示数，由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率，由I=$\frac{U}{R}$计算此时灯泡的电阻．
滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路，另一方面可以改变灯泡两端电压．
（5）在探究电流跟电阻的关系的实验中，因为保持电阻两端的电压为2V不变，则根据串联电路的电阻与电压的关系，即可结合滑动变阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）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，滑动变阻器接上边任意1个接线柱，如下图所示：

（2）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，说明在连接电路过程中开关没有断开；发出明亮耀眼的光并很快熄灭，说明电路中的电流太大了，把灯丝烧断了，这是由于滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处造成的．
（3）闭合开关，电压表示数小等于灯泡额定电压，为了是灯泡两端的电压达到额定电压值，则移动滑动变阻器滑片P，同时，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．
（4）电压表的示数为2V，低于灯泡的额定电压，要提高灯泡两端的电压，根据分压原理，需要减小电路电阻，即应将滑片P向B端移动；
因为电流表使用0-0.6A量程，由图乙可知电流表的分度值为0.02A，灯泡正常发光，此时电流表示数为0.2A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
此时小灯泡的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路，另一方面可以改变灯泡两端电压；
（5）在探究电流跟电阻的关系的实验中，保持电压表示数始终为如图丙所示，即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：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{{U}_{滑动}}{{R}_{滑动}}$，
代入数据得：$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑动}}$，
解得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）见解答图；
（2）连接电路时没断开开关；滑动变阻器没调到最大阻值；
（3）C；
（4）B；0.5；12.5；改变灯泡两端的电压；
（5）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、电压表读数、求额定功率、电阻等内容，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．