Question

5．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，所測燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）圖1中甲是小婷沒有連接完的實物電路，請用筆畫線代替導(dǎo)線幫她將電路連接完整；
（2）連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；電路連接正確后，閉合開關(guān)前，滑片P應(yīng)置于B（選填“A”或“B”）端；
（3）閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑片P，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表沒有示數(shù)，而電流表有示數(shù)，則故障原因是燈泡短路；
（4）排除故障后，將滑動變阻器的滑片P移到某一位置時電壓表示數(shù)為2.2V，要測小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖1中的乙所示，則小燈泡的額定功率為0.7W．
（5）小娟沒有使用電流表，而是多選用了2個開關(guān)和一個電阻R₀，設(shè)計了如圖2所示的電路，測出了額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率；簡述主要的實驗步驟：
①閉合開關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
②接著斷開S₁，閉合S₂，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③小燈泡的額定功率表達(dá)式為P=2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．（用實驗步驟測量量和已知量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗原理連接實物電路圖．
（2）為保護(hù)電路安全，連接電路時要斷開開關(guān)，閉合開關(guān)前，滑片要置于最大阻值處．
（3）電路故障分兩類：短路和斷路．電路短路時，短路部分無電壓，電流大；電路斷路時，斷路部分無電流，電壓大．
（4）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，要增大燈泡兩端的電壓應(yīng)增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路中的電阻；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI求出額定功率；
（5）由電路圖可知，S₁閉合，S₂斷開，電壓表測燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，斷開S₁，閉合S₂，電壓表測燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）燈泡額定電壓為2.5V，電壓表應(yīng)選0～3V量程，把滑動變阻器與燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，實物電路圖如圖所示：

（2）為保護(hù)電路安全，在連接電路前，開關(guān)要斷開．閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移至實物圖中的B端．
（3）電壓表無示數(shù)，說明電路斷路或燈泡短路，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡不發(fā)光，說明燈泡發(fā)生了短路；
（4）要測小燈泡的額定功率，應(yīng)使電壓表的示數(shù)由2.2V增加到2.5V，滑動變阻器應(yīng)減小接入電路中的電阻，增大電路中的電流；
由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0．A，
則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
（5）實驗步驟：
①閉合開關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
②接著斷開S₁，閉合S₂，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓U₀=U-2.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$，
燈泡的額定功率P=U_LI=2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）斷開；B；
（3）燈泡短路；
（4）A；0.75；
（5）①閉合開關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
②接著斷開S₁，閉合S₂，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．

點評 本題綜合考查了實物圖的連接、電路故障的判斷、滑動變阻器的正確、電流表的讀數(shù)、電功率的計算和實驗步驟的設(shè)計等，涉及到的知道較多，綜合性強，明白圖丙電路圖的含義是關(guān)鍵．