Question

18．某同學在測量小燈泡電功率的實驗中，提供的器材有：6V 鉛蓄電池組、一塊電流表、一塊電壓表、額定電壓為2.5V 的待測小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線，規(guī)格為”50Ω 1A”和“10Ω 1.5A”的兩種滑動變阻器．實驗時連接的電路如圖1甲所示．

（ 1）正確連接電路，將滑動變阻器的滑片移到最左端，然后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎么移動滑片小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不動，產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因是燈泡斷路．
（2）排除故障后，閉合開關(guān)繼續(xù)實驗．當電壓表示數(shù)為2.5V 時，電流表示數(shù)如圖1乙所示，則小燈泡正常發(fā)光時通過燈絲的電流為0.28 A，小燈泡的額定功率為0.7W．
（3）為順利完成實驗，在實驗中應(yīng)選用規(guī)格為50Ω 1A的滑動變阻器．：
（4）實驗時電壓表損壞，現(xiàn)場沒有可換的電壓表，教師給了該實驗組一個已知阻值為R₀的定值電阻，一只單刀雙擲開關(guān)，請你設(shè)計出不用電壓表也能測出額定電壓為2.5V 的小燈泡額定功率的電路圖，畫在圖2方框中．

Answer 1

分析 （1）連接電路時，應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到最大值處；
電流表指針幾乎不動，說明電路中電阻很大，可能是斷路了；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩個接線柱和電源的兩極連接的電路中無斷路．由此分析原因；
（2）由電流表的量程和分度值讀數(shù)，由P=UI計算電功率；
（3）求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器．
（4）測出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓知識得知燈泡兩端的電壓，測出干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的特點得出燈泡的電流，從而根據(jù)P=UI得出燈泡的功率．

解答 解：
（1）為了保護電路，由圖知，連接電路時，應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到最大值左端；
電流表指針幾乎不動，可能是斷路了；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩個接線柱和電源的兩極連接的電路中是通路，所以故障的原因可能是燈泡斷路了；
（2）由圖甲知，電流表的量程為0-0.6A，分度值為0.02A，由圖乙知燈泡正常發(fā)光時的電流為0.28A，燈的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.28A=0.7W；
（3）由（2）泡正常發(fā)光電路中電流約為：I_額=0.28A
此時變阻器兩端電壓U_變=U-U_額=6V-2.5V=3.5V，
變阻器連入阻值：R=$\frac{{U}_{變}}{{I}_{額}}$=$\frac{3.5V}{0.28A}$=12.5Ω，
故應(yīng)選“50Ω 1A”的滑動變阻器．
（4）①電路圖如下：

②由題意知，燈泡與定值電阻并聯(lián)，當定值電阻兩端的電壓等于其額定電壓時，燈泡會正常發(fā)光，閉合開關(guān)S、S₁與a相連，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
應(yīng)保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂，為干路電流；
③小燈泡的額定電流為I=I₂-I₁，然后可求得燈泡的額定功率P=UI=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．
故答案為：（1）左；燈泡斷路；（2）0.28；0.7；（3）“50Ω 1A”（4）見上圖．

點評 本題考查了測燈泡的電功率實驗中電路的連接的注意事項、電表的讀數(shù)、功率的計算及燈的電阻的影響因素等，都是常考的問題，要掌握好．