Question

12．某實驗小組使用下列器材來測定小燈泡的功率：待測小燈泡（額定電壓2.5V，額定功率不大于1.5W）、電壓表（3V、15V雙量程）、電流表（0.6A、3A雙量程）、滑動變阻器、電源、開關(guān)、導線等，如圖1所示．

（1）請你用鉛筆畫線連接好實物，要求滑動變阻器連接B、C接線柱．
（2）開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移到B端，這樣做能對電路起保護作用，在實驗過程中滑動變阻器的另一個作用通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓．
（3）若開關(guān)閉合后，燈泡特別亮，左右移動滑動變阻器但燈的亮度沒有改變，則可能的原因是滑動變阻器選擇了最上面的兩個接線柱．
（4）若開關(guān)閉合后，小燈泡不亮，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)接近3V，則可能的原因是燈泡斷路．
（5）若開關(guān)閉合后，電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為零，則可能的原因是燈泡短路．
（6）若開關(guān)閉合后，向右移動滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電壓表減小，電流表增大，則可能的原因是電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器兩端了．
（7）開關(guān)閉合后，若觀察到小燈泡兩端電壓為1.5V，要使小燈泡正常發(fā)光，則滑片P應(yīng)向左方移動（填“左”或“右”），直到電壓表示數(shù)為2.5V為止，再觀察電流表的示數(shù)，才能計算出小燈泡的額定功率．
（8）如果額定電壓下測得的數(shù)據(jù)如圖2所示，則小燈泡的額定電阻8.3Ω，額定功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）知道該實驗的電路是串聯(lián)電路，據(jù)小燈泡的額定電壓可以判斷出電壓表的量程，據(jù)小燈泡的額定功率不大于1.5W，可以判斷電流表的量程．
（2）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)該打到最大阻值處；同時此時滑動變阻器的作用是：其一是保護電路；其二是通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓；
（3）滑動變阻器不能調(diào)節(jié)電路中電流，其連接方式必然是錯誤的．
（4）電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因．
（5）電流表示數(shù)為零，說明電路故障為斷路，電壓表示數(shù)不為零，電路是連通的，再據(jù)電壓表的示數(shù)進行判斷即可．
（6）據(jù)電壓表所并聯(lián)的位置，結(jié)合歐姆定律分析即可判斷；
（7）若要增大燈泡兩端的電壓，則應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，根據(jù)滑動變阻器下面所接的接線柱判斷滑片的移動方向；
（8）讀出小燈泡的額定電流，而后據(jù)歐姆定律和P=UI可以計算出小燈泡的額定電阻和額定功率．

解答 解：（1）該電路是一個串聯(lián)電路，據(jù)燈泡的額定電壓是2.5V可知，電壓表應(yīng)該選擇小量程，且并聯(lián)在小燈泡兩端；由于燈泡的額定功率不大于1.5W，故據(jù)P=UI可知，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5W}{2.5V}$=0.6A，故此時電流表應(yīng)該選擇小量程．如下圖：

（2）此時滑片左邊的電阻絲接入電路，所以滑片在最右邊時，接入電路的電阻最大，故閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)該打到B處；此時滑動變阻器的作用是：其一是保護電路；其二是通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓；
（3）此時燈泡很亮，說明電路電阻很小，且移動滑片，燈泡的亮度不變，即說明變阻器失去變阻的作用，故可判斷此時滑動變阻器是選擇的最上面的兩個接線柱；
（4）閉合開關(guān)，小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路出現(xiàn)斷路現(xiàn)象；又因為電壓表有示數(shù)接近電源電壓3V，說明在電壓表兩接線柱與電源正負極相連，故故障原因是燈泡處斷路；
（5）若開關(guān)閉合后，電流表有示數(shù)，即表明電路是連通的，而電壓表示數(shù)為零，即表明電壓表可能測量的是導線的電壓，故很有可能是由于燈泡短路造成的；
（6）正常情況下，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，故若變阻器的電阻變小，必然電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)也變大；而此時電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小，即說明此時電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器兩端了；
（7）小燈泡兩端電壓小于它的額定電壓，要使小燈泡正常發(fā)光則應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，將滑片向左滑動，直到電壓表的示數(shù)為2.5V，再記錄下電流表的示數(shù)即可．
（8）此時電流表選擇的是小量程，故分度值是0.02A，故其示數(shù)是0.3A，所以其額定電阻是：據(jù)I=$\frac{U}{R}$可得：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
此時燈泡的額定功率是：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
故答案為：（1）見上圖；（2）B；保護；通過改變電阻改變電路中的電流和用電器兩端的電壓；（3）滑動變阻器選擇了最上面的兩個接線柱；（4）燈泡斷路；（5）燈泡短路；（6）電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器兩端了；（7）左；2.5；電流表；（8）8.3；0.75．

點評 此題是測量燈泡的額定功率實驗，考查了電路的連接，特別要注意電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，同時考查了滑動變阻器的使用及有關(guān)電路故障的分析也是電學�？疾榈膯栴}，在分析時要從斷路或短路方面考慮．