Question

20．在测“2.5V”小灯泡（电阻大约为10Ω左右）额定功率的实验时，小周连接如图甲所示的电路，其中电源电压为6V．

（1）请用笔画线将图中的电路连接完整；
（2）在连接电路时，有甲“10Ω 1A”和乙“20Ω 1A”两个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器乙连入电路，才能保证实验的顺利进行；
（3）在连接电路时，开关应断开（选填“断开”或“闭合”），滑片P应移到A（选填“A”或“B”）处，闭合上开关之后，小明发现电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，经检查，电路连接无误，各元器件完好，那么可能的原因是滑动变阻器连入电路阻值太大，电路中电流较小，灯泡实际功率太小．为了能使小灯泡发光，下一步进行的操作是向右调节滑动变阻器的滑片．
（4）小周同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，在多次测量中，小周还发现，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大（选填“变大”“变小”“不变”），这是因为灯丝电阻受温度影响引起的．
（5）小周同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．

Answer 1

分析 （1）由灯泡的额定电压和阻值，根据I=$\frac{U}{R}$计算灯泡正常发光时的电流，选择电流表合适量程，从而完成电路的连接；
（2）由灯泡正常发光的电压和电流，根据串联电路特点计算出此时滑动变阻器连入阻值从而确定滑动变阻器规格；
（3）电路连接中为保护电路，开关应断开，变阻器的滑片应调到最大值处；
灯泡短路或电路断路或灯泡实际功率太小都可导致灯泡不亮，根据电路现象分析电路故障原因．从而确定下一步操作；
（4）由图示电压表确定电压表量程与分度值，读出电压表示数；根据电压表示数与灯泡额定电压间的关系确定滑片的移动方向．
电压表与电流表的示数之比为灯泡电阻，根据灯丝电阻与温度关系分析原因；
（5）由图象读出灯泡电压为2.5V时对应通过灯泡的电流，根据P=UI计算额定功率．

解答 解：
（1）由题灯泡的额定电压2.5V，小灯泡电阻大约为10Ω左右，所以灯泡正常发光时的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，为了使测量更精确，电流表应使用0-0.6A量程，由此电路连接如图：
；
（2）灯泡与滑动变阻器串联，当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压：U_R=U-U_额=6V-2.5V=3.5V，
所以此时滑动变阻器连入阻值R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，所以应选择“20Ω 1A”滑动变阻器；
（3）为了避免电路连接短路或电路中电阻太小造成电流过大损坏元件，在连接电路时，开关应断开，滑片P应移至最大值A端；
灯泡短路或电路断路或灯泡实际功率太小都可导致灯泡不发光；闭合开关，电流表有示数，说明电路不存在断路；电压表也有示数，说明与电压表并联的灯泡没有发生短路；则灯泡不发光的原因是：灯泡实际功率太小，不足以让灯泡发光，可能是由于滑动变阻器接入电路的阻值太大造成的，所以下一步操作是：向右调节滑动变阻器的滑片；
（4）由图乙所示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，电压表示数为2.2V，小于灯泡额定电压，要测灯泡额定功率，由电路图可知，应向B端移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，减小滑动变阻器分压，增大灯泡两端电压，使电压表示数等于灯泡额定电压；
电压表测灯泡两端电压，电流表测其电流，根据欧姆定律可知：电压表与电流表的示数之比为灯泡电阻，根据P=UI可知随着灯泡两端电压和电流增大，灯泡的实际功率变大，温度升高，电阻变大，是因为灯丝电阻受温度的影响；
（5）由图象可知，当灯泡两端电压为2.5V正常发光时，通过灯泡的电流为0.2A，所以灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：（1）见上图；（2）乙；（3）断开；A；滑动变阻器连入电路阻值太大，电路中电流较小，灯泡实际功率太小；向右调节滑动变阻器的滑片；（4）2.2；B；变大；温度；（5）0.5．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、电压表读数、滑动变阻器的调节、求灯泡实际功率等问题；连接电路图时要注意电表量程的选择；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．这都是常考的问题，需要掌握好．