Question

2．在測(cè)定小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中，選用的電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．可供選用的滑動(dòng)變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，實(shí)驗(yàn)電路如圖所示．
（1）連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器P應(yīng)位于阻值最大處的目的是保護(hù)電路．
（2）應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）；
（3）如圖甲所示的實(shí)物電路，用筆劃線代替導(dǎo)線，連接完整．
（4）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表無示數(shù)、電流表無示數(shù)，原因可能是滑動(dòng)變阻器斷路（或開關(guān)斷路）（寫一種即可）．
（5）排除故障后，閉合開關(guān)、移動(dòng)滑片P至電壓表示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為2V；要獲得小燈泡的額定功率的數(shù)據(jù)，滑片P應(yīng)向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)．
（6）改變滑片P的位置，獲得多組對(duì)應(yīng)的電壓、電流值，繪制得如圖丙所示的圖象．由圖象可知，燈泡的額定功率是0.5W．

Answer 1

分析 （1）為防止連接最后一根導(dǎo)線時(shí)，電路中電流過大燒壞用電器，在連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開；
為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，求出燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，即可選擇合適的滑動(dòng)變阻器；
（3）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中；
（4）電壓表、電流表均無示數(shù)，說明電壓表兩接線柱外側(cè)的電路是斷開的；
（5）根據(jù)圖乙讀出電壓表的示數(shù)；
要電壓表的量程和分度值讀出其示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)判斷滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的方向；
（6）根據(jù)圖象讀出2.5V時(shí)通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）為保護(hù)電路，在連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
由圖知，滑動(dòng)變阻器的下面接了右邊的接線柱，為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處；
（2）燈泡正常工作時(shí)的電壓U_L=2.5V，
所以串聯(lián)電路中各處的電流相等，根據(jù)歐姆定律可得，此時(shí)電路中的電流約為：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
又串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以滑動(dòng)變阻器分壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻約為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂．
（3）電流表與燈泡串聯(lián)，其額定電壓大約為0.25A，所以電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，如下圖所示：

（4）小燈泡始終不亮，電壓表無示數(shù)、電流表無示數(shù)，則電路發(fā)生斷路，且電壓表并聯(lián)電路之外的電路斷路；
（5）由圖乙知，電壓表的量程為0～3V，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，燈泡兩端的電壓為2V；
要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓到2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器分得的電壓，即減小滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，故滑片向右端移動(dòng)．
（6）由圖象可知，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，燈泡的額定電流為0.2A，燈泡的額定功率P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：
（1）斷開；保護(hù)電路；（2）如上圖所示；（3）R₂；（4）滑動(dòng)變阻器斷路（或開關(guān)斷路）；（5）2；B； （6）0.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電表量程的選擇和連接以及讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用和規(guī)格的選擇、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用等，這些知識(shí)點(diǎn)是伏安法測(cè)功率中最常見的內(nèi)容，也是�？嫉膬�(nèi)容．