Question

10．小強(qiáng)想測(cè)定小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻和額定功率，所用器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器、電表、開關(guān)和導(dǎo)線．
①圖1甲是小強(qiáng)沒有連完的實(shí)物電路．請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整；
②小強(qiáng)連好電路閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，則故障的原因可能是燈泡短路（寫出一種即可）；
③小強(qiáng)排除故障后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，此時(shí)燈泡發(fā)光比正常發(fā)光時(shí)要暗（選填“亮”或“暗”），要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右端滑動(dòng)（選填“左”或“右”）；
④小強(qiáng)通過移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制成了圖1乙所示的U-I圖象．根據(jù)U-I圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為12.5Ω．
⑤小強(qiáng)做完上述實(shí)驗(yàn)后又進(jìn)一步思考，只用一塊電表和一個(gè)已知阻值的定值電阻R₀，能否測(cè)出小燈泡的額定功率，他設(shè)計(jì)了如圖2的幾個(gè)電路圖，請(qǐng)幫他判斷其中能測(cè)出小燈泡的額定功率的是哪一個(gè)C．

Answer 1

分析 ①測(cè)定小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻和額定功率時(shí)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，根據(jù)燈泡額定電壓選擇量程；
②電流表有示數(shù)說明電路是通路，從電壓表沒示數(shù)上分析原因；
③額定功率指燈泡在額定電壓下工作時(shí)的功率，通過移動(dòng)滑片使小燈泡電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓，這樣計(jì)算出來的功率才是額定功率；
④由圖象讀出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，由P=UI計(jì)算其額定功率，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算此時(shí)的電阻；
⑤由P=UI，小燈泡的額定電壓U₀已知，關(guān)鍵是測(cè)出額定電流．可以不考慮S₁和滑動(dòng)變電阻的作用，假設(shè)都是閉合狀態(tài)，分別分析每個(gè)電路的開關(guān)及電流表和電壓表的關(guān)系，看哪一個(gè)電路圖能測(cè)量出燈泡的額定電流．

解答 解：①測(cè)定小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻和額定功率時(shí)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，小燈泡額定電壓為2.5V，所以電壓表應(yīng)使用0-3V量程，如圖所示：

②閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，電流表有示數(shù)說明電路是通路，電壓表沒示數(shù)則可能是燈泡短路了，也有可能是電壓表斷路了；
③電壓表的示數(shù)顯示2.2V，低于燈泡的額定電壓2.5V，燈泡發(fā)光比正常發(fā)光要暗些；
要測(cè)量額定功率，必須提高電壓，也就是增大電路中的電流，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，滑片應(yīng)向右移動(dòng)；
④由圖象燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.2A，燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
此時(shí)的燈泡電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
⑤A、電流表和R₀串聯(lián)入電路中，無法確定燈泡是否正常工作，測(cè)不出燈泡的額定電流，故不符合題意；
B、S₂閉合S₃斷開，電壓表測(cè)電燈兩端的電壓，其上端為正接線柱、下端為負(fù)接線柱；S₃閉合S₂斷開，電壓表測(cè)定值電阻R兩端的電壓，其上端為負(fù)接線柱，下端為正接線柱；電壓表的兩次接線方法相反，在不改變電路連接方式的情況下，無法進(jìn)行測(cè)量，故不合題意；
C、開關(guān)處于1的位置，電壓表測(cè)量的是燈泡和電阻串聯(lián)后的兩端電壓U；開關(guān)處于2的位置，電壓表測(cè)量的是燈泡的兩端電壓U₀，則小燈泡的電流為I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，小燈泡的額定功率表達(dá)式是P=U₀I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$U₀，故符合題意；
D、開關(guān)處于1的位置，電流表把燈泡和電阻短路，電流表測(cè)量滑動(dòng)電阻的電流；開關(guān)處于2的位置，電流表把小燈泡短路，測(cè)量的是通過電阻的電流．測(cè)不出燈泡的額定電流，該不符合題意．
故選C．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡短路或電壓表斷路；（3）暗；右；（4）0.5；12.5；（5）C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、電流表讀數(shù)、求燈泡電阻、求燈泡額定功率等問題．測(cè)燈泡額定功率問題，分析電路圖，判斷能不能測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)流過它的電流是解題的關(guān)鍵；分析開關(guān)閉合與斷開時(shí)電路的連接情況，綜合性較強(qiáng)，很容易出錯(cuò)．