Question

11．小明用图甲所示的电路测量小灯泡的额定电功率（部分实验器材的规格已标），他根据实验数据绘制了通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图象，如图乙所示，若实验中电流表坏了，为了完成实验，他选用一个R₀为5Ω的电阻，设计了如图丙所示的电路图，且实验方案为：①调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为小灯泡额定电压；②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R₀两端的电压U₀，通过计算求出小灯泡的额定功率，请你解答下列问题：

（1）他连接电路时，开关应断开，在图甲中连接错误的一根导线上打上“×”号，并改正；
（2）改正后闭合开关，观察到图甲的电压表的示数仅为0.6V，接下来应进行的操作是向左移动滑片，使电压表的示数为2.5V，读出电流表的示数，由此测得小灯泡的额定功率为0.625 W．
（3）以上实验方案存在的问题之一是只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R₀两端的电压．

Answer 1

分析 （1）连接电路时，开关应断开；此实验中电压表应测灯泡两端电压，即与灯泡并联，由此分析出错误的连接；
（2）灯泡亮度由其实际功率所决定，由电压表示数和灯泡额定电压关系分析灯泡不亮的原因；灯泡电压等于额定电压时正常发光，由此根据串联电路分压原理分析接下来的操作；由图象读出灯泡正常发光时的电流，由P=UI计算其额定功率；
（3）电压表并联在电路中，电流应由正接线柱流入，负接线柱流出．

解答 解：
（1）为了保护电路，连接电路时，开关应断开；
测量小灯泡的电功率的实验中，电压表应与灯泡并联测其两端电压，所以图甲中从电压表到滑动变阻器间连线多余，应去掉，如图所示：

（2）由题知，灯泡额定电压2.5V，而此时灯泡电压为0.6V，由丁图知电流表量程0.6A，分度值0.0.2A，示数为0.14A，由P=UI知灯泡的实际功率太小，故灯泡不能发光；
灯泡电压达到2.5V时正常发光，应减小变阻器分得电压，根据串联电路的分压原理应减小变阻器连入阻值，即滑片向左端滑，直到电压表示数为2.5V，读出电流表的示数；
由图象可知，当灯泡电压为2.5V，通过灯泡的电流为0.25A，所以灯泡的额定功率：
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
（3）由题意知，保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R₀两端的电压．
故答案为：（1）断开；见上图；（2）向左移动滑片，使电压表的示数为2.5V；0.625；（3）只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R₀两端的电压．

点评 本题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了电路的连接、电路故障的分析、电流表的读数及电功率的计算，同时考查了对实验设计的分析，关键掌握测量的原理及电表的使用方法．