Question

5．婧婧和欣欣两位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验，如图所示．实验中使用的小灯泡村有“2.5V”字样，滑动变阻器标有“20Ω  2A”字样，电源电压为10V且不变．
①婧婧同学正确连接电路，闭合开关，移动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮．欣欣帮助查找电路故障时发现，电流表示数为0，电压表求数为10V．若电路只有一处故障且只发生在小灯泡或滑动变阻器上，电路故障应当是小灯泡断路．
②欣欣同学排除故障后，正确连接电路，闭合开关后，向左移动变阻器的滑片，电压表的示数将增大（选填“增大”、“减小”、“不变”）；当变阻器的滑片在四分之三位置（即电阻圈连入电路的部分），小灯泡正常发光，小灯泡的额定功率为1.25W．

Answer 1

分析 ①闭合开关灯泡不亮，可能是灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路；电流表示数为0，可能是电路断路；电压表示数为电源电压10V，说明电压表与电源两端是连通的，电压表并联电路之外不存在断路；综合分析知电路故障原因是：小灯泡断路；
②根据滑片向左移动，连入电路中的电阻大小变化，由分压原理确定电压表示数变化；根据串联电路电压的特点，求出电路中的电流大小，根据P=UI求灯的额定功率．

解答 解：①由上面的分析，电路只有一处故障且只发生在小灯泡或滑动变阻器上，电路故障应当是小灯泡断路；
②滑片向左移动，连入电路中的电阻变小，由分压原理，变阻器分得的电压减小，根据串联电路电压的特点，灯的电压，即电压表的示数将增大；
当变阻器的滑片在四分之三位置（即电阻圈连入电路的部分），即连入电路中的电阻大小为：
R_滑=$\frac{3}{4}$×20Ω=15Ω时，
即小灯泡正常发光，灯分得的电压为2.5V，变阻器的电压为：
U_滑=10V-2.5V=7.5V，通过变阻器的电流为：
I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}=\frac{7.5V}{15Ω}$=0.5A，即通过灯的电流大小，
所以小灯泡的额定功率为：
P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案为：①小灯泡断路；
②增大；1.25．

点评 本题测灯的电功率，考查电路故障的分析、实验操作过程及灯额定功率的计算，难度中等．