Question

18．小华要测量额定电压为2.5V 的小灯泡的电功率．
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲的实物电路连接好．（要求闭合开关后，变阻器滑片向左滑动时灯泡变暗）
（2）正确连接电路后闭合开关，发现电压表指针几乎不动，电流表有明显偏转，故障原因可能是电压表短路（或灯泡短路）．
（3）闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为0.5W．在初中学习阶段，我们通常把电流表的电阻近似看作0，把电压表看作断路，这是一种理想模型．实际上，电流表也有一定的阻值，电压表中也有较小的电流，因此，我们用以上方法测出的小灯泡的额定功率比真实值偏大．
（4）没有电压表，小军找了一个阻值为10Ω的定值电阻R，设计了图丙所示的电路图也测出了小灯泡的功率．简述实验过程中需测量的物理量并用相应字母表示．
a．只闭合开关S₁和S₂，调节变阻器，使电流表示数为0.25A时，小灯泡正常发光．
b．只闭合开关S₁和S₃，读出电流表示数I．
c．P_灯=2.5V（I-0.25A）（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，滑动变阻器、开关串联接入电路，电压表与灯泡并联，注意电压表正负接线柱不要接反，按要求连接滑动变阻器．
（2）正确连接电路后闭合开关，发现电压表指针几乎不动，电流表有明显偏转，故障原因可能是 电压表短路（或灯泡短路）；
（3）当电压表示数等于灯泡额定电压时，灯泡正常发光；由图乙确定电流表量程、最小分度值，读出电流表示数；然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率；
电压表直接并联在灯泡两端，因此电压值为准确值，电流表测量灯泡和电压表中的电流之和，根据P=UI分析可知测量值与真实值之间的关系；

解答 解：（1）灯泡额定电压是2.5V，因此电压表选0～3V量程，滑动变阻器接B接线柱时，滑片向右移动时接入电路的电阻变小，滑动变阻器、开关串联接入电路，电压表与灯泡并联，电路图如图所示：

（2）正确连接电路后闭合开关，发现电压表指针几乎不动，电流表有明显偏转，故障原因可能是 电压表短路（或灯泡短路；
（3）当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，灯泡正常发光；由图乙可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.2A；
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
因为电流表测量灯泡和电压表中的电流之和，所以电流比真实值偏大，电压等于真实值，根据P=UI可知，用以上方法测出的额定功率比真实值偏大．
（4）I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
实验步骤如下：
a．只闭合开关S₁和S₂，调节变阻器，使电流表示数为0.25A时，小灯泡正常发光．
b．只闭合开关S₁和S₃，读出电流表示数I．
c．P_灯=UI_灯=2.5V（I-0.25A）．
故答案为：
（1）见上图；
（2）电压表短路（或灯泡短路）；
（3）0.5；大；
（4）0.25；读出电流表示数I；2.5V（I-0.25A）．

点评 本题考查了连接电路图、电流表读数、求灯泡电功率等问题；对电流表读数时，要先确定电流表量程与分度值，然后再读数，读数时，视线要与电流表刻度线垂直；连接电路图时，要注意电压表量程的选择、滑动变阻器的接法．