Question

9．图1是“测量小灯泡功率”的实验电路，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，电源为学生电源．

（1）在连接电路时应该将开关断开．
（2）若实验步骤正确，闭合开关后，发现小灯泡发光较暗，电流表、电压表的示数如图2甲、乙所示，则他所用的电源电压为4.5 V．
（3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片P，观察到小灯泡始终不亮，电流表没有示数，电压表有示数．若电路中只存在一处故障，则故障是A（填序号）
A小灯泡断路    B小灯泡短路    C电流表短路
（4）排除故障后，继续完成实验．若要测量灯泡的额定功率，应移动滑片P，使电压表的示数为2.5V，记下电流表的示数．
（5）根据实验得到I-U图象（图3）信息，小灯泡的额定功率为0.5W．

Answer 1

分析 （1）连接电路时，开关应断开；
（2）根据闭合开关前，变阻器连入电路中的电阻最大，根据电表的小量程读数，由串联电路电压的特点和欧姆定律求解；
（3）对每个选项分析，出现的现象与题意一致的即为答案；
（4）额定电压下的功率为额定功率；
（5）由图3中找出额定电压下对应的电流，根据P=UI求额定功率．

解答 解：（1）连接电路时，为保护电路元件，开关应断开；
（2）闭合开关前，变阻器连入电路中的电阻最大，故此时R_变=20Ω，电流表小量程的分度值为0.02A，示数为
I=0.14A；电压表分度值为0.1V，示数为1.7V，即灯的电压为1.7V，电源电压等于变阻器与灯两端电压之和，即U=U_灯+U_变=U_灯+IR_变=1.7V+0.14A×20Ω=4.5V；
（3）根据题目条件只有一处故障：
A、小灯泡断路，灯不亮度，则电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，所以电流表示数几乎为0，没有示数，电压表示数接近电源电压，符合题意，A选项正确；
B、小灯泡短路，电压表示数为0，不符合题意，B选项错误；
C、电流表短路，则电流表无示数，移动滑片，灯的亮度是变化的且电压表示数是变化的，不符合题意，C选项错误．故选A；
（4）因额定电压下的功率为额定功率，要测量灯泡的额定功率，应移动滑片P，使电压表的示数为2.5V，记下电流表的示数；
（5）由图3知，额定电压下的电流为0.2A，灯的额定电功率P=I=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：（1）断开；
（2）4.5；
（3）A； 
（4）2.5； 
（5）0.5．

点评 本题测量小灯泡功率，考查电路连接的注意事项、欧姆定律的应用串联电路电压的特点、常见故障的分析、实验操作过程、电功率的计算．挖掘隐含在题中的条件是求电源电压的关键．