Question

2．莉莉用如图1所示的实验电路测量小灯泡的额定功率，已知待测小灯泡额定电压为4.5V，小灯泡额定功率约为1W，电源电压恒为6V．
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至B（选填“A”或“B”）端；
（2）若有三个滑动变阻器，规格分别为R₁（5Ω 2A ）、R₂ （20Ω 1A）、R₃（100Ω 0.1A），则应选择R₂（选填“R₁”、“R₂”或“R₃”）；
（3）将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，经检查灯泡是完好的，则故障可能是导线f（选填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”或“g”）出线故障．
（4）排除故障后，移滑动变阻器的滑片，当电压表的实数为4.5V时，电流表的示数如图2所示，则小灯泡额定功率的测量值为0.99W；
（5）若该灯泡被烧坏了，断开开关后，某同学用规格为“4.5V 1.5W”的小灯泡代替已烧坏灯泡，闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片向A端移动（选填“位置不变”、“向A端移动”或“向B端移动”）．

Answer 1

分析 （1）闭合开关前，变阻器滑片应置于最大阻值处；
（2）求出小灯泡正常发光时的电流，以及滑动变阻器接入电路的电阻，根据提供的滑动变阻器的最大电流和最大阻值进行选择；
（3）根据电压表、电流表和灯泡的工作情况，结合电路的三种状态，可对电路中可能出现的故障进行分析；
（4）根据电流表的量程和分度值，读出电流表的示数，再根据P=UI可计算电功率的大小；
（5）计算所换的灯泡的电阻值，与原灯泡的电阻相比较，再根据串联分压，可判断滑片的移动情况．

解答 解：（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处，即应置于B端．
（2）由公式P=UI得，
灯泡正常工作时，电路中的电流：I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{4.5V}$≈0.22A，所以变阻器R₃不合适；
灯泡正常工作时，两端的电压为4.5V，滑动变阻器两端的电压为6V-4.5V=1.5V，
则变阻器的电阻为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω，所以变阻器R₁不合适；
因此在本实验中应选择的滑动变阻器是R₂；
（3）将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路为断路；
电压表示数接近电源电压，说明电压表可以与电源的两极接通．若经检查灯泡是完好的，则故障可能是导线f出现断路．
（4）读图2可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.22A，则则小灯泡额定功率的测量值为P_额=U_额I′=4.5V×0.22A=0.99W．
（5）由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，额定电压不变，新更换小灯泡的额定功率变大，则电阻变小，
由串联分压可知，同等情况下其分压较小，闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片向A端移动，以减小变阻器的阻值，减小变阻器的分压．
故答案为：（1）B；（2）R₂；（3）f；（4）0.99；（5）向A端移动．

点评 本题考查了测量小灯泡的额定功率实验中，电路的连接、故障的判断、元件的选择、数据的计算等，综合性强，有一定难度．