Question

9．小明要做“测定小灯泡功率”的实验，选用了如下图b所示的实物元件图，其中电源是由两只蓄电池组成，小灯泡额定电压是2.5V，其灯丝电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“10Ω、1A”字样，电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V）．
【聪明的你跟随小明一起，边实验边思考，并逐一回答下面的几个问题．】
（1）本实验的原理是：P=UI．
（2）请你在下面的图a方框内，正确画出该实验的电路图．
（3）请你用铅笔画线代替导线，把图b中的电路元件连正确接成电路．（要求：滑片P向左移时，灯变亮，且连线不得交叉）

（4）当小明刚连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光．在一旁观察的小张一惊，提醒小明实验中有问题．小明想，我的实验连线没有问题啊！请你帮助小明找出实验中操作不当之处：连线时开关未断开，滑动变阻器滑片未处于阻值最大处．
（5）实验中，如果发现电流表指针摆动分别出现了如下图C中甲、乙所示的两种情况．请分析在使用电流表时分别存在什么问题？并写在下面的横线上．
甲现象存在的问题：电流表正负接线柱接反．乙现象存在的问题：电流表量程所选量程过大．
（6）当故障排除后，应先闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为2.5V，小灯泡才能正常发光，若此时电流表示数如图d所示，则小灯泡的额定功率是1W；灯丝电阻是6.25Ω．

Answer 1

分析 （1）根据功率的公式分析；
（2）伏安法测电阻，电源、开关、滑动变阻器、电流表、灯泡组成串联电路，电压表并联在待测电阻两端，据此作出电路图．
（3）根据电压表、电流表、滑阻的接线原则和要求，把电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，滑动变阻器一上一下接入电路．
（4）立即发光，说明开关是闭合的，发出明亮的光，说明电路中的电流较大，电阻是小的，据此可判断所出现的问题；
（5）甲图电流表指针反转，根据电流表出现这一现象的原因来解题；乙图电流表指针偏转角度太小，这样读数误差较大，可以根据出现这种情况的原因来解题．
（6）电压表与灯泡并联，当电压表示数等于灯泡的额定电压时，灯泡正常发光；由公式P=UI可以求出灯泡的额定功率，根据R=$\frac{U}{I}$求出电阻．

解答 解：（1）伏安法测小灯泡电功率的实验原理是：P=UI；
（2）测量小灯泡的电功率的实验原理是P=UI，故为了测量小灯泡的功率，需测量小灯泡的电压和电流，实验电路图如图所示：

（3）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0-3V；电路中的最大电流为：R=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，故电流表的量程为0-0.6A；滑片P向左移时灯变亮，说明电路中电流变大，总电阻变小，如图所示：

（4）连接电路后，灯泡立即发出明亮的光，说明开关已闭合，且电路中电阻较小，故问题为：①连线时开关应断开，不能闭合； ②滑动变阻器滑片未处于阻值最大处；
（5）甲的问题：电流表指针反转，所以电流表正负接线柱接反；乙的问题：电流表指针偏转角度太小，所以电流表所选量程过大．
（6）当故障排除后，应先闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，灯泡正常发光，灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W；电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω．
故答案为：（1）P=UI；（2）如上图；（3）如上图；（4）连线时开关未断开，滑动变阻器滑片未处于阻值最大处；（5）电流表正负接线柱接反；电流表量程所选量程过大；（6）滑动变阻器；2.5；1；6.25．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电路故障分析、电表读数、电阻和功率的计算；连接实物时注意仪表量程的选择；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．