Question

4．在“測定小燈泡的額定電功率”的實驗中，小明同學(xué)選用的小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為8Ω，滑動變阻器的最大阻值為10Ω．
（1）為順利完成實驗，現(xiàn)有電壓為4.5V和6V的兩電池組可供選擇，則A．
A．只能選擇4.5V的電池組
B．只能選擇6V的電池組
C．兩電池組均可選用
D．須將其變成10.5V的電池組使用
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖2中的實物電路連接完整．
（3）為測小燈泡的額定功率，移動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表示數(shù)如圖1所示，其值為0.28A，小燈泡的額定功率為0.7W．
（4）小明在實驗時，不小心將電流表損壞，由于沒有多余的電流表更換，老師取走電流表，并拿來一個電阻箱代替滑動變阻器接在原電路中（不改變電路結(jié)構(gòu)）．
①閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電壓表的示數(shù)等于電源電壓，則故障的原因可能是燈泡斷路（短路/斷路）；
②排除故障后，當(dāng)燈泡正常工作時，電阻箱接入的阻值為R₀，則燈泡額定功率的表達式為$\frac{5{V}^{2}}{{R}_{0}}$（電源電壓不變）．

Answer 1

分析 （1）額定電壓下燈泡的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中電流的大約值，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，最后結(jié)合滑動變阻器的最大阻值即可判斷所需電源的電壓．
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓和額定電流確定電表的量程，且電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則與開關(guān)串聯(lián)．
（3）要測量燈泡的額定電功率，需使燈泡兩端的電壓等于額定電壓等于2.5V；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率．
（4）①電壓表的示數(shù)等于電源電壓，說明電壓表串聯(lián)在電路中測電源的電壓，即電壓表并聯(lián)的部分斷路；
②由題意可知，電阻箱與燈泡串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時電阻箱兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI得出小燈泡額定功率的表達式．

解答 解：
（1）由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，
當(dāng)燈泡正常發(fā)光時電路中的電流大約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=$\frac{5}{16}$A，
若電源的電壓U=4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，滑動變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{\frac{5}{16}A}$=6.4Ω＜10Ω，此電源可用；
若電源的電壓U=6V，則滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，滑動變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{\frac{5}{16}A}$=11.2Ω＞10Ω，故6V或大于6V的電源不可用；
故選A．
（2）燈泡的額定電壓為2.5V＜3V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；燈泡的額定電流大約為$\frac{5}{16}$A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯(lián)；滑動變阻器按一上一下的原則與開關(guān)串聯(lián)，如下圖所示：
；
（3）為測小燈泡的額定功率，移動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
由圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，通過燈泡的電流為0.28A，燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（4）①燈泡不發(fā)光，電壓表的示數(shù)等于電源電壓說明電壓表串聯(lián)在電路中測電源的電壓，即電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
②當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時，
電阻箱兩端的電壓U_電阻箱=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
電路中的電流：I=$\frac{{U}_{電阻箱}}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$，
燈泡的額定功率：P=U_LI=2.5V×$\frac{2V}{{R}_{0}}$=$\frac{5{V}^{2}}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）A；（2）見上圖；（3）2.5；0.28；0.7；（4）①斷路；②$\frac{5{V}^{2}}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查了“測定小燈泡的電功率”的實驗，涉及到了電源的選擇、電流表和電壓表量程的選擇、實物電路圖的連接、電路故障的判斷、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用等，綜合性強，給解題帶來了困難．