Question

4．物理小組利用如圖甲的實驗電路測量小燈泡的額定功率，已知待測小燈泡額 定電壓為 4.5V；小燈泡額定功率約為 1W，電源電壓恒為 6V．

（1）小劉同學(xué)連接的實驗電路如圖甲，閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)光．他將滑動變阻器的滑片從 最左端向右移動過程中，小燈泡的亮度不變（選填“變亮”、“變暗”或“不變”），滑動變阻器連接出現(xiàn)了短路（選填“斷路”或“短路”）故障．仔細(xì)檢查電路后，小 組成員小宇、小新同學(xué)認(rèn)為要完成本實驗，需要對小劉連接的電路進行改正． 小宇認(rèn)為：“只需要將甲圖中導(dǎo)線①在C接線柱的連接改接到 B 接線柱處”； 小新認(rèn)為：“只需要將甲圖中導(dǎo)線②在 C 接線柱的連接改接到 B 接線柱處”．你認(rèn)為小新（選填“小宇”、“小新”或“小宇和小新”）的觀點是正確的．
（2）改成正確的電路連接后，移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為 4.5V 時．電流表示 數(shù)如圖乙，電流表的示數(shù)為0.22A，小燈泡額定功率的測量值0.99W．
（3）若該小燈泡被燒壞了，斷開開關(guān)后（滑動變阻器滑片位置不變），物理小組用規(guī)格為“4.5V、1.5W”的小燈泡替換已燒壞小燈泡．當(dāng)再閉合開關(guān)后，該小燈泡的功率小于（選 填“大于”、“小于”或“等于”）1.5W，為使其兩端電壓達(dá)到額定電壓，應(yīng)讓滑動変阻器 的滑片向B端移動（選填“位置不變”“向 A 端移動”或“向 B 端移動”）．
（4）小華打算增加一個阻值為 10Ω的電阻 R0，只利用一只電表，通過簡單操作（開關(guān) S 接“a”、“b”各一次）來測量小燈泡的額定功率．如下圖丙、丁是她設(shè)計的兩種不同方案的 電路圖．則以下判斷正確的是B（填字母）．
A、兩種方案都能 B、兩種方案都不能  C、丙方案能，丁方案不能 D、丙方案不能，丁方案能．

Answer 1

分析 （1）由實物圖的連接知，此時變阻器被短路，即移動滑片，燈泡亮度不變，故應(yīng)該從讓變阻器接入電路的角度考慮，且讓電壓表必須測量小燈泡的電壓，而不能測量總電壓；
（2）據(jù)電流表的量程，判斷出分度值，而后讀出電流表的示數(shù)，據(jù)P=UI可以計算出電功率；
（3）計算所換的燈泡的電阻值，與原燈泡的電阻相比較，再根據(jù)串聯(lián)分壓，可判斷滑片的移動情況；
（4）開關(guān)S接“a”、”b”各一次，根據(jù)電路圖，確定能否使小燈泡正常發(fā)光，若不能，則無法測量小燈泡的額定電功率．

解答 解：
（1）由實物圖的連接可知，此時變阻器被短路，即移動滑片，燈泡亮度不變，故應(yīng)該從讓變阻器接入電路的角度考慮，且讓電壓表必須測量小燈泡的電壓；
故小宇的方案可以讓變阻器接入電路，但此時電壓表測量的是變阻器和燈泡的總電壓，故不合理；
小新的方案可以讓變阻器串聯(lián)接入電路，且電壓表測量小燈泡的電壓，故該方案合理；
（2）讀圖可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.22A，
則小燈泡額定功率的測量值為P_額=U_額I′=4.5V×0.22A=0.99W；
（3）由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，額定電壓不變，新更換小燈泡的額定功率變大，則電阻變小，
由串聯(lián)分壓可知，其他條件不變的情況下其分壓較小，閉合開關(guān)后，為使其兩端電壓達(dá)到額定電壓，應(yīng)讓滑動變阻器的滑片向B端移動，以減小變阻器的阻值，減小變阻器的分壓；
（4）圖丙中，無論S接a還是接b都無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，丙方案不能測定小燈泡的額定電功率；
丁方案中，R₀、小燈泡、變阻器三者串聯(lián)，S接a時，電壓表測定值電阻的電壓，S接b時測燈和定值電阻的總電壓，都無法確定小燈泡是否正常發(fā)光，丁方案不能測定小燈泡的額定電功率．
所以兩種方案都不能測出小燈泡的額定功率．故選B．
故答案為：（1）不變；短路；小新；（2）0.22；0.99；（3）小于；向B端移動；（4）B．

點評 本題考查了測量小燈泡的額定功率實驗中，電路的連接、故障的判斷、元件的選擇、數(shù)據(jù)的計算，考查特殊情況下測額定功率方案設(shè)計，綜合性強，難度較大．