Question

小玉同学在做“探究小灯泡的亮度与电功率的关系”实验时，观察到小灯泡上标有“2.5V”的字样，灯的额定功率小于1.2W，滑动变阻器标有“25Ω 1A”字样，而电源上却看不到电压值．

（1）如图甲是他未完成的实验电路连接，请你用笔画线代替导线将电路连接完整；
（2）正确连接电路后，按要求操作，闭合开关时电压表和电流表示数如图乙，她很快就计算出电源电压为______V；
（3）向______ （“左”或“右”）移动滑片，电压表示数达______V时灯正常发光，此时电流表示数为0.4A，则小灯泡灯的额定功率为______W；
（4）继续调节滑动变阻器滑片的过程中，小灯泡发出耀眼的白光后突然熄灭，他会观察到电压表指针______（“回到0刻度”、“达到满刻度”或“超过满刻度”）；
（5）该探究实验中，滑动变阻器除了能保护电路元件外，主要作用还有：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）连接实物图时，要注意灯泡、电流表、滑动变阻器与电源串联，电压表与灯泡并联，同时特别注意电流表、电压表量程的选择、电流的方向，滑动变阻器采用“一上一下”的接法．
（2）闭合开关时，滑动变阻器接入电路电阻最大，灯泡两端电压最小，从而确定电压表选择的量程；与灯泡正常工作的电流对比，确定此时电流表选择的量程及读数；已知灯泡两端电压和通过的电流，可以得到此时灯丝电阻；已知灯丝电阻和滑动变阻器接入电路的电阻，可以得到串联电路的总电阻；已知电路总电阻和通过的电流，利用公式U=IR得出电源电压．
（3）要使灯泡正常发光，两端电压必须为额定电压；串联电路电阻具有分压作用，灯泡两端电压要升高，就必须降低滑动变阻器两端电压，使灯泡两端电压达到额定电压正常发光；
已知灯泡额定电压和正常发光电流，利用P=UI得出额定功率．
（4）灯泡发出耀眼的白光后熄灭，说明两端电压超过额定电压太多，烧断灯丝出现断路．
（5）调节滑动变阻器滑片位置，改变电路总电阻，电路电流改变，从而改变灯泡两端的电压．
解答：解：
（1）已知灯泡的额定功率不超1.2W，额定电压为2.5V，可以得到正常发光时的电流不超过I===0.24A，所以电流表选择0～0.6A与灯泡串联；电压表选择0～3V量程与灯泡并联．
实物连接如下：

（2）串联电路中电阻两端电压与其阻值成正比，滑动变阻器接入电路的电阻最大为R=25Ω，所以两端电压最大，也就是灯泡两端电压最小．
所以灯泡两端电压为U_实=1V，电路电流为I=0.2A
此时灯丝电阻为R_实===5Ω
电路总电阻为R=R_实+R=5Ω+25Ω=30Ω
电源电压为U=IR=0.2A×30Ω=6V
故答案为：6．
（3）由图知，要使灯泡两端电压升高达到额定电压，滑动变阻器滑片要向右移动；当灯泡两端电压为2.5V时，正常发光；
灯泡额定功率为P_额=U_额I_额=2.5V×0.4A=1.0W
故答案为：右；2.5；1.0．
（4）灯丝因电压太高烧断后，电压表与滑动变阻器、电源串联，所以测量电源电压，因此指针超过满刻度．
故答案为：超过满刻度．
（5）滑动变阻器在实验中除能起保护电路的作用外，另一个主要作用是改变灯泡两端的电压．
故答案为：改变灯泡两端电压．
点评：发掘出题目中的两个隐含条件是解答此题的关键：灯泡额定电压和额定功率大小--确定电流表选择的量程和具体的数值；正确连接电路--滑动变阻器滑片一定位于最大阻值处．