Question

3．孙雯同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（10Ω  0.5A）、R₂（50Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同学们设计的电路如图1所示：
（1）电压表应选用0-3V挡，滑动变阻器应选用R₂（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（2）如图是她实验的电路，但连接不完整，请你给帮她完成电路的连接，要求：滑动变阻器的滑片P向右移动时，小灯泡变亮．
（3）实验电路接好后，合上开关时，她发现电路出现故障，主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因：滑动变阻器同时接到下面两个接线柱；灯泡断路

故 障 现 象	检    测	故 障 原 因
灯泡较暗、两表的示数均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变
灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的示数不变

（4）排除故障后，小明测得的数据如下表，当小灯泡正常发光时电流表和电压表的示数如图2和3所示，请你替小明把电流表和电压表的示数记在表中，并计算小灯泡的额定功率．

Answer 1

分析 （1）被测小灯泡的额定电压为2.5V，电压表应用0～3V挡．根据欧姆定律求灯的额定电流，根据串联电路的规律和欧姆定律求变阻器连入电路中电阻；
（2）电压表并联在小灯泡两端，滑动变阻器B接线柱串联在电路中能满足题目要求．
（3）①灯泡较暗、两表的示数均较小，说明电路电阻太大；移动滑动变阻器滑片，现象不变说明滑动变阻器不能改变电路电阻，即滑动变阻器全部接入电路．②灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数说明电路断路；取下灯泡，两表的示数不变说明灯泡断路．
（4）看清电压表、电流表的量程，由图读出电压值U，电流值I，由P=UI求出灯泡额定功率．

解答 解：（1）电压表应选用0～3V挡．测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．变阻器分得的电压U_滑=6V-2.5V=3.5V，灯正常发光时的电流I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A变阻器连入电路中电阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，考虑到电流因素和使用的方便，故选用R₂（50Ω 0.5A）；
（2）灯泡右接线柱接滑动变阻器B接线柱，电压表3V接线柱接灯泡右端接线柱，电路图如图所示．

（3）①灯泡较暗、两表的示数均较小，移动滑动变阻器滑片，现象不变，故障原因是：滑动变阻器同时接到下面两个接线柱．②灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数，取下灯泡，两表的示数不变故障原因是：灯泡断路．
（4）由图知电压表示数为U=2.5V，电流表示数为I=0.24A，灯泡正常发光，它的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
故答案为：（1）0～3V．R₂（2）电路图如图所示．（3）滑动变阻器同时接到下面两个接线柱；灯泡断路．（4）2.5V；0.24A；0.6W．

点评 本题测定小灯泡额定功率，考查器材的选择、电路连接、反常现象的分析、额定功率的计算等知识．