Question

4．小亮同學做測定“小燈泡的額定電功率”實驗時所用器材有電壓為6V的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡（小燈泡的額定功率小于1W）、滑動變阻器（50Ω1A）、以及符合實驗要求的電表、開關和導線．如圖（甲）是小亮同學沒有連接完整的電路．
（1）本實驗的實驗原理是P=UI．
（2）請你用筆畫線代替導線，將圖（甲）所示的電路連接完整．
（3）小亮同學連接電路后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障是小燈泡斷路．
（4）小亮同學排除故障后閉合開關，為了電路安全，應該緩慢移動滑動變阻器滑片P，同時，眼睛應注視電壓表的示數(shù)．
（5）小亮同學移動滑動變阻器滑片P到某處時，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率時，應將滑片P向B端移動（選填“A”或“B“）．當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖（乙）所示，則小燈泡的額定功率是0.5W，此時小燈泡的電阻是12.5Ω．該實驗中滑動變阻器除了保護電路外，還有改變小燈泡兩端電壓的作用．
（6）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關系，他將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表示數(shù)始終為如圖（丙）所示，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）測量電功率的實驗原理：P=UI；
（2）根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定電流的最大值，據(jù)此選擇出電流表的量程，并使電流表與小燈泡串聯(lián)；
（3）燈泡不亮，可能是燈泡短路或燈泡斷路或燈泡之外的電路斷路；電流表無示數(shù)，可能是電流表斷路或電流表之外的電路斷路；
電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路；綜合分析可知電路故障；
（4）小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，小燈泡才會正常發(fā)光時，燈泡的實際功率等于額定功率；
（5）要測量小燈泡的額定功率時，因為電壓表的示數(shù)為2.2V，所以要提高燈泡兩端的電壓使其等于2.5V，需要減小電路電阻，減小滑動變阻器的電阻，根據(jù)實物圖確定滑片的移動方向；
根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)，然后根據(jù)燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，即由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率，由歐姆定律的變形公式求出燈絲的電阻；
實驗中，滑動變阻器除保護電路外，還可以改變小燈泡兩端的電壓，從而測出多組不同數(shù)據(jù)；
（6）先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)；然后根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關系，并結合滑動變阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）根據(jù)電功率的測量公式P=UI，測出燈泡的電壓和電流，便可計算出其電功率，所以本實驗的實驗原理是P=UI．
（2）由P=UI可得，燈泡中的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，所以電流表的量程選擇0～0.6A的量程；故將電流表0.6A的接線柱與燈泡左接線柱相連，如下圖所示：

（3）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為小燈泡斷路．
（4）閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，眼睛應注視電壓表的示數(shù)，使燈泡兩端電壓等于燈泡額定電壓為止．
（5）要測量小燈泡的額定功率時，需提高燈泡兩端的電壓使其等于2.5V，所以要減小電路電阻，即應將滑片P向B端移動．
根據(jù)實物圖和圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A，
則燈泡的額定功率：P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時小燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
該實驗中滑動變阻器除了保護電路外，還有通過改變電路中的電流從而改變小燈泡兩端電壓的作用．
（6）根據(jù)實物圖和圖丙可知，電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
在探究電流跟電阻的關系的實驗中，保持電阻兩端的電壓為2V不變，
則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點得：I_定=I_滑，
即：$\frac{{U}_{定}}{{R}_{定}}$=$\frac{U-{U}_{定}}{{R}_{滑}}$，
$\frac{2V}{{R}_{定}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑}}$，
解得：R_定=$\frac{1}{2}$R_滑，
因為R_滑≤50Ω，所以R_定=$\frac{1}{2}$R_滑動≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω．
故答案為：（1）P=UI；
（2）見上圖；
（3）小燈泡斷路；
（4）電壓；
（5）B；0.5；12.5；改變小燈泡兩端電壓；
（6）25．

點評 本題考查了伏安法測小燈泡額定功率的實驗，考查了連接實物圖、電路故障的判斷、滑動變阻器的正確使用和電功率和電阻的計算等內容，涉及的知識點較多，但都屬于基礎知識的考查，知道伏安法測功率的原理是解題的關鍵，還考查了探究電流與電阻關系的實驗．