Question

9．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、滑動變阻器（50Ω，1A），以及符合實驗要求的電表、開關(guān)和導線．

（1）請用筆畫線代替導線，將圖（甲）所示電路連接完整；
（2）連接完實驗電路后，開關(guān)試觸時，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障可能原因是燈泡短路；
（3）故障排除后，開始實驗，移動滑動P到某一點時，電壓表示數(shù)如圖丙所示，若他想測量小燈泡的額定功率，應將如圖（甲）中滑片P向B端移動，直至燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖（乙）所示，則燈泡的額定功率是0.5W，此時燈泡的電阻是12.5Ω；
（4）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關(guān)系，他將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表的示數(shù)始終為如圖（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）本實驗中，變阻器、電流表、燈泡應串聯(lián)，電壓表測燈泡電壓，根據(jù)燈泡規(guī)格確定電表量程；
（2）電路故障分兩類：短路和斷路．電路短路時，短路部分無電壓，電流大；電路斷路時，斷路部分無電流，電壓大；
（3）額定電壓下小燈泡的實際功率和額定功率相等，讀出丙圖中電壓表的示數(shù)，小于燈泡的額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點確定電路圖中滑片的移動方向；根據(jù)圖乙讀出額定電壓下通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，由I=$\frac{U}{R}$計算燈泡此時電阻；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓和電流的規(guī)律，運用公式I=$\frac{U}{R}$可求電阻的最大阻值．

解答 解：
（1）測定“小燈泡的額定電功率”實驗時，變阻器、電流表、燈泡應串聯(lián)，電壓表測燈泡電壓，燈泡額定電壓2.5V，所以電壓表使用0-3V量程，小燈泡正常工作電流一般小于0.6A，所以電流表可使用0-0.6A量程，實物連接如圖所示：
；
（2）電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電壓表無示數(shù)，說明電路斷路或燈泡短路，燈泡不發(fā)光，說明燈泡發(fā)生了短路；
（3）電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，由丙圖可知電壓表的示數(shù)2V，小于燈泡的額定電壓，要測燈泡的額定功率，
由串聯(lián)電路的分壓特點可知，應減小滑動變阻器兩端分得的電壓，即滑片向B端移動減小接入電路中的電阻，直至電壓表的示數(shù)達到2.5V為止；
由圖乙可知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，燈泡正常工作時的電流為0.2A，
則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$可得，
燈泡此時電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（4）根據(jù)題意可知，保持電壓表示數(shù)為2V不變，電源電壓為6V，所以滑動變阻器兩端的電壓保持4V不變，
當變阻器連入阻值最大時，R阻值最大，
所在電阻阻值最大為R_最大=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{滑}}$=$\frac{2V}{\frac{4V}{50Ω}}$=25Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡短路；（3）B；0.5；12.5；（4）25．

點評 本題考查了實物電路圖連接、電路故障的判斷、滑動變阻器的正確使用和電功率和電阻的計算，涉及的知識點較多，但都屬于基礎題；還考查了探究電流與電阻關(guān)系的實驗．