Question

10．一只小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω．小明想測量這個(gè)小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表、一個(gè)開關(guān)、電壓為6V的電源、滑動(dòng)變阻器有A規(guī)格：“200Ω 2A”、B規(guī)格：“50Ω 1A”可選、導(dǎo)線若干．

（1）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選擇B（選填“A”或“B”）規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的主要作用是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓使其達(dá)到額定電壓．
（2）小明在連接好電路的最后一根導(dǎo)線時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針立刻偏到最大刻度處，小燈泡卻不亮，且電流表也沒有示數(shù)，上述現(xiàn)象反映他在操作中存在的不規(guī)范之處是連接電路時(shí)，沒有斷開開關(guān)，出現(xiàn)上述故障的原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后，小明發(fā)現(xiàn)他很幸運(yùn)，電壓表并沒有因此而損壞．小明便開始進(jìn)行測量，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置直到電壓表讀數(shù)為2.5V，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，則該小燈泡的額定功率為0.65W．
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明進(jìn)行了反思，如果剛才電壓表被損壞了，能不能換成其它的實(shí)驗(yàn)器材來完成實(shí)驗(yàn)?zāi)�，�?jīng)過思考，他用了一個(gè)已知阻值為R₀的電阻和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，也測出了燈泡的額定功率，請完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S₁，將S₂撥到觸點(diǎn)“1”，移動(dòng)滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)“2”，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位置不變（填“向左調(diào)”、“向右調(diào)”或“位置不變”），讀出電流表的示數(shù)I；
③燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動(dòng)變阻器．該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的主要作用是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓使其達(dá)到額定電壓；
（2）根據(jù)電路現(xiàn)象分析答題．
（3）由圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，然后又P=UI 求出燈泡額定功率．
（4）根據(jù)電路圖，應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律分析答題，完成實(shí)驗(yàn)步驟，求出功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.25A}$=14Ω，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選B．
該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的主要作用是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓使其達(dá)到額定電壓
（2）連接好電路的最后一根導(dǎo)線時(shí)，電壓表指針立刻偏到最大刻度處，說明連接電路時(shí)沒有斷開開關(guān)；小燈泡不亮，可能電路存在斷路或燈泡發(fā)生短路，電流表沒有示數(shù)，說明電路存在斷路，電壓表指針指到最大刻度處，說明電壓表與電源兩端相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路．
（3）由圖示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A，燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（4）①閉合開關(guān)S₁，將S₂撥到觸點(diǎn)“1”，此時(shí)電流表測定值電阻電流，要使燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端電壓應(yīng)為額定電壓2.5V，此時(shí)定值電阻兩端電壓也是2.5V，要移動(dòng)滑片，使電流表的示數(shù)為I=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)“2”，保持滑片的位置不動(dòng)，讀出電流表的示數(shù)I；
③燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=U_額I_額=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．
故答案為：（1）B；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓使其達(dá)到額定電壓；（2）連接電路時(shí)，沒有斷開開關(guān)；燈泡斷路；（3）0.65；（5）①$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；②位置不變；③2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、電路故障分析、電表讀數(shù)、求功率、完成實(shí)驗(yàn)步驟等問題，是實(shí)驗(yàn)的常考問題，一定要掌握，對電表讀數(shù)時(shí)，要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直．