Question

2．某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）请用笔画线代替导线，完成如图甲实物电路的连接．（要求：连线不得交叉，电压表量程要正确）

（2）检查电路连接无误后，闭合开关S，灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动．产生这一现象的原因可能是小灯泡断路（或灯泡坏了或灯座处接触不良）．
（3）故障排除后进行实验，通过移动滑片记录了多组数据，并作出了如图乙所示的I-U图象．据图可知小灯泡的额定功率为0.75W．
（4）现将该小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端，此时小灯泡的实际功率是0.2W．

Answer 1

分析 （1）待测小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选用小量程，并注意正负接线柱的接法；
（2）电流表指针几乎不动，电路中无电流，则为断路，电压表有示数，则与电压表并联的之外部分一定完好，据此确定故障所在；
（3）根据额定功率的定义，找出额定电压下的电流，根据P_额=U_额I计算额定电功率的大小；
（4）小灯泡的电阻随电压（温度）的变化而变化，不是一个定值，所以，根据串联电路电流和电压的特点，由图乙找出符合条件的灯对应的电压和电流值．

解答 解：（1）待测小灯泡的额定电压为2.5V＜3.0V，电压表选用小量程，将电压表并联在小灯泡的两端，如右图所示；
（2）电路中无电流，则为断路，电压表有示数，则与电压表并联的之外部分一定完好，说明与电压表并联的灯泡所在支路断路而导致电压表串联在电路中了，可能的原因是小灯泡断路（或小灯泡坏了或灯座处接触不良）；
（3）由图乙知，灯额定电压2.5V对应的电流为0.3A，所以其额定功率P_额=U_额I=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）由图乙知，只有当灯电压U_灯=1.0V，对应的电流I=0.2A时，根据串联电路电流的特点，通过定值电阻的电流大小等于0.2A，此时定值电阻的电压U_定=IR=0.2A×10Ω=2V，又根据串联电路电压的特点，灯和定值电阻的总电压U=U_灯+U_定=1V+2V=3V刚好为电源电压．
所以，此时小灯泡的实际功率P_实=U_灯×I=1V×0.2A=0.2W．
故答案为：（1）如右上图所示；
（2）小灯泡断路（或小灯泡坏了或灯座处接触不良）；
（3）0.75；
（4）0.2．

点评 本题用伏安法测量小灯泡的电功率，考查电路的连接、常见故障的分析、灯的额定功率及实际功率的计算．特别是最后一问，易把灯正常发光时的电阻当成其实际电阻与定值电阻串联求总电阻，是本题的易错点和难点．