Question

3．小明按照如圖所示的電路圖連接好電路，測量一只額定電壓為2.5V的小燈泡的電功率，已知電源電壓恒定．

實驗次數	電壓表示數/v	電流表示數/A	燈泡亮度
1	1.0	0.2	較暗
2	2.5		正常發(fā)光
3	6	0	不發(fā)光

（1）按照圖1電路圖，連接圖2的實物圖．
（2）若小明手邊有“1.5A，50Ω”和“2.0A，20Ω”兩種規(guī)格的滑動變阻器，上面實驗中他選用的滑動變阻器規(guī)格為1.5A，50Ω．
（3）連接電路，開關應斷開，滑片應置于滑動變阻器的左端（選填“左”或“右”）．
（4）閉合開關后，燈泡不亮，電壓表有示數，且接近電源電壓，電流表指針幾乎不動，產生這一現象的原因可能是燈泡斷路．
（5）排除故障后，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，分別進行了三次實驗，部分實驗數據和現象如表，可知電源電壓為6V，空白處電流表的示數如圖3所示，算出小燈泡的額定功率為1.25W．

Answer 1

分析 （1）由圖1知各元件間的連接方式，根據燈泡的額定電壓確定電壓表量程；
（2）根據表中數據，分析得到電源電壓，再由串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時變阻器連入電路的阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（3）連接電路時，應斷開開關，將滑片調到最大值處；
（4）燈泡不亮，可能是燈泡斷路或燈泡短路或燈泡之外的電路斷路；電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯電路之外電路不存在斷路；電流表示數幾乎為零，說明電路電阻特別大，電壓表直接串聯在電路中，由此判斷故障；
（5）由（2）知電源電壓，由圖3讀出電流表示數，由P=UI計算燈泡的功率．

解答 解：
（1）由圖1知，燈泡與滑動變阻器（一上一下）串聯，電壓表與燈泡并聯，小燈泡額定電壓為2.5V，所以電壓表使用0～3V量程，如圖所示：
；
（2）由表中數據知，第一次實驗燈泡較暗，是因為滑動變阻器連入電路電阻較大，電路總電阻較大，電路電流很小，不能使燈泡發(fā)光；之后調節(jié)滑動變阻器滑片，減小電路總電阻，增大電路電流，使燈泡發(fā)光．
當電路電流增大到一定程度，燈泡電壓增大，超過燈泡的額定電壓時，燈泡的燈絲被燒斷，電壓表串聯在電路中測電源電壓，此時電路中電流幾乎為0，所以電源電壓為6V．
由第一次實驗數據，根據串聯電路特點和歐姆定律可得，時滑動變阻器連入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-1V}{0.2A}$=25Ω，
所以不能選擇2.0A 20Ω規(guī)格的滑動變阻器，那么他選用的滑動變阻器規(guī)格為1.5A 50Ω；
（3）為了保護電路，連接電路時，應斷開開關，將滑片調到最大值左端；
（4）閉合開關，燈泡不亮，電流表示數幾乎為零，可能電路有斷路發(fā)生，電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表到電源間是通路，所以其電路故障可能是燈泡斷路；
（5）由（2）知電源電壓為6V；
由圖3知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，所以第二次實驗燈泡兩端電壓為2.5V（正常發(fā)光）時通過燈泡的電流為0.5A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案為：（1）見上圖；（2）1.5A 50Ω；斷開；左；（3）斷開；左；（4）燈泡斷路；（5）6；1.25W．

點評 本題考查了連接電路圖、電路故障的判斷、電表讀數、功率計算等，都是實驗的常考問題，應掌握；對電表讀數時，應先確定電表量程與最小分度值，然后讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．