Question

小华、小军同学做“测量小灯泡电功率”的实验（小灯泡标有“2.5V”字样）．
（1）如图甲所示，是小华所连接的不完整实验电路，请你用笔画线代替导线，将缺少的一根导线接好．
（2）小华将电路接好后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大．接下来应进行的操作是______．（填写字母代号）
A．更换电池或小灯泡           B．检查电路是否短路
C．断开开关，移动滑动变阻器滑片至最大值位置
（3）小军更换电源又做了一次试验，实验过程中，当电压表示数为______V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，该灯泡额定功率为______W．

实验次数	电压表示数/V	电流表示数/A	灯泡亮度
1	1	0.2	较暗
2	2.5		正常发光
3	6		不发光

（4）分析表中实验数据可知，小军所用电源电压约为______V．
（5）若小军手边有“1.5A  50Ω”和“2.0A  20Ω”两种规格的滑动变阻器，上面实验中他选用的滑动变阻器规格为______．
（6）图中的电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为U，且U＞U，定值电阻的阻值为R．在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是（ ）

Answer 1

【答案】分析：（1）做“测量小灯泡电功率”的实验时，需要将电源、开关、灯泡、滑动变阻器、电流表串联，将电压表与小灯泡并联；
（2）小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，需要移动滑动变阻器调节；
（3）①根据灯泡上的标注的电压确定额定电压；
②电流表的读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少；
③根据P=UI计算额定功率；
（4）第一次实验灯泡较暗，电流表有示数，但是太小，电路电流小，电路总电阻太大，滑动变阻器连入电路的阻值太大，要使灯泡发光，增大电路电流，调节滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器连入电路的电阻；当滑动变阻器连入电路的电阻减小到一定值时，电路电流增大，灯泡电压增大，超过灯泡的额定电压，烧断灯丝，电压表串联在电路中，电压表测电源电压；
（5）根据第一次实验时，U₁=1V，I₁=0.2A，再根据串联电路的电压规律可求得滑动变阻器两端的电压U_R=U-U₁，再利用R=可求得此时滑动变阻器的阻值，然后即可做出选择；
（6）小灯泡的额定功率等于额定电压和额定电流的乘积，小灯泡的额定电压U已知，关键是测出额定电流．可以不考虑S₁和滑动变电阻的作用，假设都是闭合状态，分别分析每个电路的开关及电流表和电压表的关系，看哪一个电路图能测量出灯泡的额定电流．
解答：解：（1）电压表测小灯泡两端的电压，所以电压表应并在灯泡两端，故答案为：

（2）小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，原因是滑动变阻器没移到阻值最大处，按要求应先断开开关再移滑片，故选C；
（3）①由小灯泡标有“2.5V”字样可知，小灯泡额定电压为2.5V，即小灯泡在2.5V电压下正常工作；
②由乙图可知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，偏转的格数为15格，则电流表示数为0.02A×15=0.3A；
③小灯额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）①第一次实验灯泡较暗，是因为滑动变阻器连入电路电阻较大，使电路总电阻较大，电路电流很小，不能使灯泡发光．这时调节滑动变阻器滑片，减小电路总电阻，增大电路电流，使灯泡发光．
②当电路电流增大到一定程度，灯泡电压增大，超过灯泡的额定电压时，灯泡的灯丝被烧断，电压表串联在电路中测电源电压，所以电源电压为6V；
（5）由表中数据可知，第一次实验时，U₁=1V，I₁=0.2A，滑动变阻器两端的电压U_R=U-U₁=6V-1V=5V．
此时滑动变阻器的阻值R===25Ω，显然“2.0A 20Ω”规格的滑动变阻器不可以，所以他选用的滑动变阻器规格为1.5A 50Ω；
（6）A、S₂闭合S₃断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；S₂断开S₃闭合时，电流表把电阻短路；两个都闭合或断开时，电流表均无示数．测不出灯泡的额定电流，该电路图不能选；
B、S₂闭合S₃断开，电压表测电灯两端的电压，其上端为正极、下端为负极；
S₃闭合S₂断开，电压表测定值电阻R两端的电压，其上端为负极，下端为正极；
电压表的两次接线方法相反，在不改变电路连接方式的情况下，无法进行测量，故不合题意；
C、开关处于1的位置，电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U；
开关处于2的位置，电压表测量的是灯泡的两端电压U，则小灯泡的电流为I=，小灯泡的额定功率表达式是P=UI=?U，故可选；
D、开关处于1的位置，电流表把灯泡和电阻短路，电流表测量滑动电阻的电流；
开关处于2的位置，电流表把小灯泡短路，测量的是通过电阻的电流．测不出灯泡的额定电流，该电路图不能选．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）C；
（3）2.5；0.75；
（4）6；
（5）“1.5A   50”；
（6）C．
点评：本题综合性较强，即考查了电路图的连接，又考查了电功率的计算和实验器材的选择，已知条件都包含在表格中，需要学生从表格中搜寻信息，这是关键．本题形式新颖，有一定难度，属于难题．