Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組要測量小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：標(biāo)有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為6V）、電壓表、電流表、滑動變阻器有“A：5Ω 1A”“B：20Ω 2A”“C：50Ω 2A”三種規(guī)格、開關(guān)、導(dǎo)線若干．
（1）小明所接的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，電路中部分連接不合理，但只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法．
（2）正確連接電路后，實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)大于小燈泡的額定電壓，小燈泡發(fā)光較亮，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是滑動變阻器阻值太�。�

（3）該組經(jīng)過討論，調(diào)整實(shí)驗(yàn)器材繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)后，觀察到電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖乙所示，電路中滑動變阻器的規(guī)格是20Ω 2A．將滑片移動到中點(diǎn)時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，這時(shí)小燈泡的額定功率為0.875W．
（4）小華在實(shí)驗(yàn)過程中，移動變阻器滑片時(shí)，小燈泡突然熄滅．經(jīng)判斷，電路故障是小燈泡或電流表被燒壞．查找故障時(shí)，在不拆開電路的情況下，他把一根導(dǎo)線接在電流表兩端，小燈泡仍不發(fā)光，可判斷電路故障是小燈泡斷路．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的額定電壓為2.5V，可知電壓表的量程應(yīng)選擇0～3V．
（3）小燈泡發(fā)光較亮，說明小燈泡兩端的電壓較大，電路中的電流較大，滑動變阻器接入電路的阻值較小；
（4）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，剛閉合開關(guān)時(shí)，滑動變阻器電阻最大．由電源電壓、小燈泡兩端電壓和電路電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出滑動變阻器的最大電阻值；將滑片移動到中點(diǎn)時(shí)，小燈恰好正常發(fā)光，求出此時(shí)通過滑動變阻器的電流，就是小燈泡的額定電流，根據(jù)額定電流和額定電壓用公式P=UI就可以算出燈泡的額定功率．
（4）導(dǎo)線接在電流表兩端，會造成電流表短路，根據(jù)燈泡的亮暗可以判斷電路故障．

解答 解：
（1）電壓表應(yīng)選擇0～3V的量程，電路如圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動變阻器的滑片應(yīng)該至于最大阻值處，閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)大于小燈的額定電壓，小燈發(fā)光較亮，這是由于滑動變阻器的阻值太小造成的，應(yīng)更換大阻值的滑動變阻器．
（3）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，剛閉合開關(guān)時(shí)，滑動變阻器電阻最大，此時(shí)電壓表示數(shù)為1.2V，電流表示數(shù)為0.24A，所以滑動變阻器的最大阻值R=$\frac{U-{U}_{燈}}{R}$=$\frac{6V-1.2V}{0.24A}$=20Ω，由此可知，電路中使用的滑動變阻器的規(guī)格是B：20Ω 2A；
將滑片移動到中點(diǎn)時(shí)，滑動變阻器接入電路的阻值為最大阻值的一半，小燈恰好正常發(fā)光，小燈泡兩端的電壓為2.5V，此時(shí)通過滑動變阻器的電流就是燈泡的額定電流，
即I=$\frac{U-{U}_{燈}}{\frac{1}{2}R}$=$\frac{6V-2.5V}{10Ω}$=0.35A；
燈泡的額定電壓是2.5V，額定電流是0.35A，則燈泡的額定功率P_燈=UI=2.5V×0.35A=0.875W．
（4）當(dāng)導(dǎo)線接在電流表的兩端時(shí)，就能排除電流表的故障，小燈泡不亮，說明是小燈泡的故障，小燈被燒壞而斷路．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）滑動變阻器阻值太小；（3）20Ω 2A；0.875；（4）小燈泡斷路．

點(diǎn)評 本題考查了電壓表量程的選擇、電流表的讀數(shù)、歐姆定律和電功率公式的計(jì)算、以及電路故障的判斷，涉及的知識點(diǎn)較多，但都是我們必須掌握的內(nèi)容．