Question

11．在測(cè)量額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率（正常發(fā)光時(shí)電阻約為10Ω）的實(shí)驗(yàn)中，電源為兩節(jié)新干電池．

（1）圖甲的實(shí)物圖連接中有不妥之處，應(yīng)如何改正：電流表量程應(yīng)選0～0.6A．
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，小莉發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，觀察兩電表發(fā)現(xiàn)，指針始終處于圖乙所示位置，其故障原因可能是小燈泡斷路．
（3）改動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，獲得多組對(duì)應(yīng)的電壓值和電流值，繪制如圖丙所示的圖象，由圖象可知，小燈泡的額定功率是0.625W．
（4）若實(shí)驗(yàn)中電流表壞了，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，小莉選用一個(gè)R_c=5Ω的電阻，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路及實(shí)驗(yàn)方案：
①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為小燈泡額定電壓；
②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點(diǎn)接線(xiàn)改接到c點(diǎn)，測(cè)出R_c兩端的電壓U_c，通過(guò)計(jì)算得到小燈泡的額定功率．
指出她的設(shè)計(jì)方案中存在的兩個(gè)問(wèn)題：
問(wèn)題一：無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；
問(wèn)題二：電壓表的正負(fù)接線(xiàn)柱接反，無(wú)法測(cè)出R₀兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)給出的額定電壓和電阻，利用公式判斷電路中的最大電流，從而判斷電流表的量程．這就要求電表的正負(fù)極、不能接錯(cuò)，通過(guò)的實(shí)際電流也不能超過(guò)電流表的量程，否則將燒壞電表．
（2）發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，則電路為發(fā)生斷路，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的用電器斷路；．
（3）要測(cè)燈泡的額定功率，應(yīng)使燈泡兩端的電壓等于其額定電壓；根據(jù)圖丙讀出電流表的示數(shù)，由P=UI計(jì)算出燈泡的額定電功率．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)分析燈泡是否能夠正常發(fā)光；電壓表并聯(lián)在電路中，電流應(yīng)由正接線(xiàn)柱流入，負(fù)接線(xiàn)柱流出．

解答 解：（1）根據(jù)小燈泡銘牌可知其額定電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表量程接錯(cuò)，故電流表量程應(yīng)選0～0.6A；
（2）從乙圖可知，電路中電流為零，說(shuō)明連入電路很大，可判斷電路某處斷路，從電壓表示數(shù)等于電源電壓，小燈泡不亮可判斷小燈泡斷路；
（3）當(dāng)U=2.5V時(shí)，I=0.25A，所以小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（4）由題意知，電源電壓約為3V，燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻約為10Ω，當(dāng)變阻器電阻為零時(shí)，設(shè)燈泡兩端的電壓為U，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)：$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3V-U}{{R}_{0}}$，即$\frac{U}{10Ω}$$\frac{3V-U}{5Ω}$
解得：U=2V，所以無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；
保持滑片位置不變，只將電壓表的a點(diǎn)接線(xiàn)改接到c點(diǎn)，電壓表的正負(fù)接線(xiàn)柱接反，無(wú)法測(cè)出R0兩端的電壓．
故答案為：（1）電流表量程應(yīng)選0～0.6A；（2）小燈泡斷路；（3）0.625；（4）無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；電壓表的正負(fù)接線(xiàn)柱接反，無(wú)法測(cè)出R₀兩端的電壓．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了電路的連接、電路故障的分析、電流表的讀數(shù)及電功率的計(jì)算，同時(shí)考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析，關(guān)鍵掌握測(cè)量的原理及電表的使用方法．