Question

5．在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，待测小灯泡标有“2.5V”字样：

（1）在图甲所示的电路中，有一根导线尚未连接，请用笔线代替导线在图中正确连接．要求连完最后一根导线后就能直接闭合开关进行试验．
（2）为了测出小灯的额定功率，在移动滑片时，眼睛应注意观察电压表的示数；
当小灯正常发光时，电流表的示数如图乙所示，示数为0.3 A，小灯泡灯的额定功率为0.75W．
（3）若实验中，小灯泡不发光，无论怎样移动滑片，电压表、电流表均无示数，通过检测确定是灯泡或滑动变阻器中的一处故障造成的，则电路故障可能是滑动变阻器断路．
（4）若电压表损坏，现有阻值已知的定值电阻R₀，用图丙所示的电路也可以测量小灯泡L的额定功率．请根据实验电路图补充完成下面的主要测量步骤：
①闭合开关S和S₁，断开S₂，调节滑动变阻器使电流表的示数为I₀，以保证灯泡两端的电压为2.5V；
②断开开关S₁，闭合开关S和S₂，保持保持滑动变阻器的阻值不变；记录此时电流表的示数为I；
③则灯泡L的额定功率P=2.5V（I-I₀）．（用已知量和实验中所测物理量的字母表示）

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）为测小灯的额定功率，应注意观察电压表的示数，使灯泡两端的电压为2.5V；根据电流表的量程和分度值读出此时通过小灯泡的电流，根据P=UI求出小灯的额定功率；
（3）电流表无示数，说明电路存在断路；电压表没有有示数，说明电压表与电源两端不连接，说明电压表并联电路之外电路存在断路；综合分析可知：电路故障是：滑动变阻器断路．
（4）由电路图可知，电路中无电压表，只有电流表；要测2.5V的小灯泡L的额定，可根据并联电路各支路两端的电压相等进行设计电路；即调节滑动变阻器接入电路的电阻，调节滑动变阻器使电流表的示数为I₀，以保证灯泡两端的电压为2.5V，再用电流表测出干路电流，根据并联电路的电流特点求出通过灯泡的电流，最后利用P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）滑动变阻器的下方接线柱与电源的正极相连，如下图所示：

（2）要测出小灯的额定功率，应在移动滑片时，眼睛注意观察电压表的示数，使其达到2.5V；
由图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以小灯泡的额定电流为0.3A，
所以灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（3）电路连接好以后，闭合开关无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表无示数，说明电路是断路，电压表也无示数，说明电压表与电源两端不连接，
说明电压表并联电路之外电路存在断路，则电路出现的故障是：滑动变阻器断路；
（4）由实验电路图可知主要测量步骤：
①闭合开关S和S₁，断开S₂，调节滑动变阻器使电流表的示数为I₀，以保证灯泡两端的电压为2.5V；
②断开开关S₁，闭合开关S和S₂，保持滑动变阻器的阻值不变；记录此时电流表的示数为I；
③通过灯泡的电流I_L=I-I₀，则灯泡L的额定功率P=2.5（I-I₀）．
故答案为：（1）如上图所示；（2）电压表；0.3；0.75； （3）滑动变阻器断路；（4）②保持滑动变阻器的阻值不变；③2.5V（I-I₀）．

点评 本题考查了滑动变阻器的连接和电流表的读数以及电功率的计算等，要注意测量小灯泡额定功率的实验，一般根据伏安法进行实验，若无电流表可根据串联电流的电流特点进行设计实验；若无电压表可根据并联电路的电压特点设计实验．