Question

13．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（50Ω 1A）、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）小亮同學連好電路后閉合開關，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)，則故障可能是小燈泡開路．（寫出一種即可）
（4）小亮同學排除故障后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，同時，眼睛應注視B（選填序號）．
A．小燈泡亮度  B．電壓表示數(shù)   C．電流表示數(shù)  D．滑動變阻器滑片
（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．
（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）伏安法測燈泡電功率的原理是：電功率公式P=UI．
（2）根據(jù)P=UI求出小燈泡的最大電流，選擇出電流表的量程，和小燈泡串聯(lián)接入電路；
（3）燈泡不亮，可能是燈泡斷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為燈泡斷路．
（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，此時的功率才是額定功率．
（5）故障排除后，閉合開關時，滑動變阻器連入電路的阻值最大，燈泡兩端電壓是處于最小值，所以要提高燈泡兩端的電壓，需要減小電路電阻，減小滑動變阻器的電阻；根據(jù)電路圖確定滑片的移動方向；
根據(jù)燈泡額定功率的大約值和額定電壓確定電流表的量程，再由電流表的分度值，讀出電流表的示數(shù)，燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率；根據(jù)歐姆定律可求得小燈泡的電阻；
（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）該實驗的實驗原理是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0.6A的量程；
電流表和小燈泡串聯(lián)，實物圖連接如下：

（3）連好電路后閉合開關，移動滑片變阻器滑片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)，則故障可能是小燈泡斷路；
（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，故選B．
（5）故障排除后，閉合開關時，滑動變阻器連入電路的阻值最大，燈泡兩端電壓是處于最小值，所以要提高燈泡兩端的電壓，需要減小電路電阻，即應將滑片P向B端移動；
由P=UI，可得
燈泡的額定電流約為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，故電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.2A，
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$，可得小燈泡的電阻R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
（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_定值=I_滑動，
即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑動}}$=$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑動}}$，
故R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動，
因為R_滑動≤50Ω，所以R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω．
故答案為：（1）P=UI；
（2）如上圖；
（3）小燈泡開路；
（4）B；
（5）B；0.5；12.5；
（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、電流表和電壓表讀數(shù)、歐姆定律和功率計算公式的應用等內(nèi)容，涉及的知識點較多，但都屬于基礎題；知道伏安法測功率的原理是解題的關鍵．