Question

5．在测定额定电压为6V的小灯泡的电功率的实验中，给有如下器材：电压为9V的电源一个，电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V，0～15V）、开关各一个，不同规格的滑动变阻器3个，导线若干，小灯泡正常发光时灯丝电阻约为15Ω．
（1）如图所示，是未接完的实验电路，请用笔画线代替导线，添上两根导线完成电路连接．
（2）闭合开关前，应使变阻器的滑片P要置于B端（选填“A”或“B”）．
（3）一个小组的同学正确连接好电路，闭合开关后发现小灯泡不发光，电流表的示数几乎为零，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表示数保持9V不变，其可能原因是灯泡断路．
（4）排除故障后，记录了该表中几组数据：

序号	灯泡两端电压U/V	通过灯泡的电流I/A	灯泡消耗的功率P/W
1	3	0.26
2	4.5	0.32
3	6	0.4

①小灯泡的额定功率是2.4W．
②为了完成实验小亮选择哪种规格的滑动变阻器最恰当C．
  A．“10Ω  1A”B．“30Ω  0.3A”C．“50Ω  1A”
（5）实验室还有几个定值电阻，阻值分别是“5Ω”、“10Ω”、“15Ω”、“20Ω”，小亮想探究电流和电阻的关系，他设定定值电阻两端电压为“6V”，他不能（“能”或“不能”）只将灯泡换成定值电阻而不改变电路连接情况就进行实验，为什么？电路电流大于电流表量程．

Answer 1

分析 （1）伏安法测灯泡功率，连接实物图时电源、电流表、灯泡、滑动变阻器，开关要串联在电路中，滑动变阻器要采用“一上一下”的接法，电压表并联在灯泡两端；
（2）闭合开关前滑片应位于最大阻值处，观察实物图，判断出滑片的那边的电阻丝解入电路，进而判断出最大阻值处；
（3）灯丝烧断、电路断路，电流表无示数，电压表串联在电路中，测量电源电压；
（4）①由实验数据得到灯泡额定电压下的电流，利用公式P=UI得到灯泡额定功率；
②根据表中实验数据，应用串联电路特点与欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值，同时考虑电路最大电流选择滑动变阻器；
（5）根据实验原理与实验器材分析答题．

解答 解：
（1）由图知，滑动变阻器已经选择了左下角的接线柱，只要选择右上角的接线柱与灯泡串联、电压表已经选择了“15”接线柱，还要选择“-”与灯泡左侧接线柱相接即可．如下图：
；
（2）据图能看出滑片左边的电阻丝接入电路，故滑片处于B端时是最大值；
（3）闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，说明电路无电流；电压表有示数，说明电路有电压，即测量的是电源电源，故因此电路是处于开路状，即灯泡断路；
（4）①由实验数据知，当灯泡达到额定电压U=6V时，通过的电流为I=0.4A，所以灯泡的额定功率为P=UI=6V×0.4A=2.4W；
②灯泡分压最小时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，由表中实验数据可知，滑动变阻器接入电路的最大阻值为：R=$\frac{{U}_{最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{U-{U}_{L最小}}{{I}_{最小}}$=$\frac{9V-3V}{0.26A}$≈23Ω；同时电路最大电流为0.4A，为保护电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选C；
（5）探究电流与电阻的关系应控制电阻两端电压不变，设定定值电阻两端电压为“6V”，当定值电阻阻值为5Ω时，电路电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{5Ω}$=1.2A＞0.6A，电流表采用0～0.6A量程，电路电流大于电流表量程，不能完成实验．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）B；
（3）灯泡断路；
（4）①2.4；②C；
（5）不能；电路电流大于电流表量程．

点评 连接实物图中，注意电压表、电流表的量程，接线柱、连接方式，滑动变阻器要注意接线柱选择、滑片位置等．
实验过程中，灯泡不亮一般有两个原因，灯泡短路或断路，掌握灯泡短路和断路时电路中的变化：灯泡短路，总电阻变小，总电流变大，电流表示数变大，电压表测导线电压，示数为0；灯泡断路，电路断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中，测电源电压．