Question

2．在测定小灯泡的电功率的实验中，选用的电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．可供选用的滑动变阻器R₁和R₂的最大阻值分别为10Ω、50Ω，实验电路如图所示．
（1）连接电路时开关应处于断开状态，闭合开关前，滑动变阻器P应位于阻值最大处的目的是保护电路．
（2）应该选用的滑动变阻器是R₂（选填“R₁”或“R₂”）；
（3）如图甲所示的实物电路，用笔划线代替导线，连接完整．
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数、电流表无示数，原因可能是滑动变阻器断路（或开关断路）（写一种即可）．
（5）排除故障后，闭合开关、移动滑片P至电压表示数如图乙所示，其读数为2V；要获得小灯泡的额定功率的数据，滑片P应向B（选填“A”或“B”）端移动．
（6）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制得如图丙所示的图象．由图象可知，灯泡的额定功率是0.5W．

Answer 1

分析 （1）为防止连接最后一根导线时，电路中电流过大烧坏用电器，在连接电路时开关应断开；
为保护电路，闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
（2）根据串联电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，即可选择合适的滑动变阻器；
（3）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，电流表串联在电路中；
（4）电压表、电流表均无示数，说明电压表两接线柱外侧的电路是断开的；
（5）根据图乙读出电压表的示数；
要电压表的量程和分度值读出其示数，根据串联电路电阻的分压特点判断滑动变阻器滑片移动的方向；
（6）根据图象读出2.5V时通过灯泡的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）为保护电路，在连接电路时，开关应处于断开状态；
由图知，滑动变阻器的下面接了右边的接线柱，为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片处于最大阻值处；
（2）灯泡正常工作时的电压U_L=2.5V，
所以串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得，此时电路中的电流约为：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
又串联电路中总电压等于各分电压之和，所以滑动变阻器分压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器接入电路中的电阻约为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，故滑动变阻器应选R₂．
（3）电流表与灯泡串联，其额定电压大约为0.25A，所以电流表应选择0～0.6A的量程，如下图所示：

（4）小灯泡始终不亮，电压表无示数、电流表无示数，则电路发生断路，且电压表并联电路之外的电路断路；
（5）由图乙知，电压表的量程为0～3V，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，灯泡两端的电压为2V；
要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压到2.5V，根据串联电路的分压特点可知，应减小滑动变阻器分得的电压，即减小滑动变阻器接入电路的电阻，故滑片向右端移动．
（6）由图象可知，当电压为2.5V时，灯泡的额定电流为0.2A，灯泡的额定功率P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：
（1）断开；保护电路；（2）如上图所示；（3）R₂；（4）滑动变阻器断路（或开关断路）；（5）2；B； （6）0.5．

点评 本题考查了电表量程的选择和连接以及读数、滑动变阻器的使用和规格的选择、欧姆定律和电功率公式的应用等，这些知识点是伏安法测功率中最常见的内容，也是常考的内容．