Question

5．小科同学在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源为三节干电池，小灯泡额定电压为2.5V．
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整；
（2）电路连接完闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是灯泡断路．
（3）故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是将变阻器滑片向右移动，使电压表示数为2.5V；小科同学测量了七组且记下对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（4）为完成上述整个实验，最合理的滑动变阻器应选C．
A．“0.5A，5Ω”B．“1A，10Ω”C．“1A，40Ω”D．“2A，100Ω”

Answer 1

分析 （1）由图丙电流的大小，电流表选小量程与灯串联；
（2）若电流表指针不动，灯不亮，说明电路可能断路；电压表指针有明显偏转，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了；

（3）灯在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；根据图丙灯额定电压下的电流，由P=UI求灯的额定功率；

（4）由图丙知，根据欧姆定律求出灯正常发光时的电阻；
根据串联电路电压的规律求出小灯泡正常发光时，变阻器分得的电压，根据分压原理求出变阻器连入电路中的电阻确定变阻器的规格．

解答 解：（1）由图丙电流的大小，电流表选小量程与灯串联，如下所示：

（2）经分析，电路路连接完闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是：灯泡断路；
（3）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，使电压表示数为2.5V；
由图丙知，灯在额定电压下的电流为0.2A，灯的额定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）由图丙知，根据欧姆定律，灯正常发光时的电阻：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω
电源为三节干电池，电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V，根据串联电路电压的规律，灯正常发光时，变阻器分得的电压：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，变阻器的电压是电压表示数的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻：
R_滑=1.4×12.5Ω=17.5Ω，故选“1A，40Ω”的变阻器，即C．
故答案为：（1）如上所示；（2）灯泡断路；（3）将变阻器滑片向右移动，使电压表示数为2.5V；0.5；（4）C．

点评 本题测定小灯泡电功率，考查电路的连接、故障分析、操作过程、额定功率的计算及对器材的要求等知识．