Question

19．在測(cè)定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小明所在的實(shí)驗(yàn)小組用的電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．他們所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示．

（1）在連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，電流表的量程應(yīng)選0～0.6A．
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，按照電路圖1將實(shí)物電路補(bǔ)充完整．（導(dǎo)線不能交叉）
（3）閉合開關(guān)前，圖1中滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于B（選填“A”或“B”）端．
（4）電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，則故障可能是燈泡斷路．
（5）小剛同學(xué)閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)（如圖2所示）為2.5V，若他想測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖1中滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（6）小麗同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖所示的圖3中，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（7）如圖所示電路中（R阻值已知），無(wú)電壓表也能測(cè)出該燈泡額定功率的是C．

Answer 1

分析 （1）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開；根據(jù)燈泡額定電壓與燈泡電阻求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，據(jù)此判斷電流表的量程；
（2）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表量程，滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（3）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（4）燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路有斷路故障；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連；
（5）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)；根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓間的關(guān)系及滑動(dòng)變阻器的接法判斷滑片的移動(dòng)方向；
（6）由圖3找出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由公式P=UI求出燈泡的額定功率；
（7）伏安法測(cè)電阻的原理是歐姆定律，已知小燈泡的額定電壓，則需要測(cè)出燈泡正常發(fā)生時(shí)通過(guò)的電流，分析各電路圖，看所給電路能不能測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，然后判斷是否能測(cè)出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）在連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流約：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，因此電流表應(yīng)選0～0.6A量程；
（2）燈泡額定電壓是2.5V，則電壓表選0～3V量程；將滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示；
 
（3）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)在阻值最大處，故將滑片放在B端；
（4）燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路有斷路故障；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為燈泡斷路；
（5）由圖2知：電壓表量程是0～3V，分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是2V；
由于電壓表示數(shù)小于燈泡額定電壓，要測(cè)小燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，故將滑片向A端移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為2.5V為止；
（6）由圖3中的I-U圖象知：燈泡額定電壓U=2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流I=0.2A，則燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（7）根據(jù)已知電阻和燈泡的額定電壓計(jì)算出燈泡正常發(fā)光時(shí)通過(guò)R的電流；
ABD、無(wú)論三個(gè)開關(guān)如何組合，都無(wú)法確定燈泡是否正常發(fā)光，故ABD不能測(cè)量出燈泡的額定功率；
C、當(dāng)總開關(guān)與電流表上方開關(guān)閉合時(shí)，燈泡和R并聯(lián)，電流表測(cè)量通過(guò)R的電流，移動(dòng)滑片使得電流表的示數(shù)I_R=$\frac{{U}_{額}}{R}$；
當(dāng)總開關(guān)與電流表左側(cè)開關(guān)閉合時(shí)，燈泡和R并聯(lián)，電流表測(cè)量干路電流I，則通過(guò)燈的電流I_L=I-I_R，則R_L=$\frac{{U}_{額}}{I-{I}_{R}}$，根據(jù)P=I²R即可求出燈泡的額定功率，故C可以測(cè)量燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，故選C．
故答案為：（1）斷開；0.6；（3）B；（4）燈泡斷路；（5）2；A；（6）0.5；（7）C．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，考查了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的連接，電流表量程的選擇及電壓表的讀數(shù)，同時(shí)考查了圖象的分析、電功率的計(jì)算以及分析電路圖判斷能不能測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)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)，難度較大．考查得很全面．