Question

小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（小灯泡的额定功率小于1W）、滑动变阻器（50Ω1A）、以及符合实验要求的电表、开关和导线．如图（甲）是小亮同学没有连接完整的电路．

（1）本实验的实验原理是______
（2）请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．
（3）小亮同学连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是______（写出一种即可）．
（4）小亮同学排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视______（选填序号）．
A．小灯泡亮度           B．电压表示数
C．电流表示数           D．滑动变阻器滑片
（5）小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率时，应将滑片P向______端移动（选填“A”或“B“）．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图（乙）所示，则小灯泡的额定功率是______W，此时小灯泡的电阻是______Ω．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有______的作用．
（6）小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为如图（丙）所示，多次更换阻值不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于______Ω．

Answer 1

【答案】分析：（1）伏安法测灯泡电功率的原理是：电功率公式P=UI．
（2）根据灯泡额定电压和额定功率确定电流表的量程，将电流表串联在灯泡两端．
（3）闭合开关，灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路断路造成的；电流表示数为零，说明电路存在断路；电压表示数接近3V，接近电源电压，说明电压表与电源两端相连，电压表并联电路之外不存在断路；取下灯泡，电路断路，两表示数不变，综合分析可知，电路故障原因是灯泡断路造成的．
（4）电压表示数小于灯泡额定电压，为使灯泡正常发光，应调节滑动变阻器，增大灯泡电压．
（5）故障排除后，闭合开关时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，灯泡两端电压是处于最小值，所以要提高灯泡两端的电压，需要减小电路电阻，减小滑动变阻器的电阻；根据电路图确定滑片的移动方向；
由图示电流表确定电流表的量程与分度值，读出电流表的示数，灯泡在额定电压下的功率为额定功率，由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率，根据R=求灯泡的阻值．
滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路，另一方面可以改变灯泡两端电压．
（6）在探究电流跟电阻的关系的实验中，因为保持电阻两端的电压为2V不变，则根据串联电路的电阻与电压的关系，即可结合滑动变阻器的最大阻值解答．
解答：解：（1）该实验的实验原理是P=UI．
（2）灯泡额定电压是2.5V，额定功率约1W，则灯泡正常工作时电流约为：I===0.4A，所以电流表应选0～0.6A量程，电流表与灯泡串联，电路图如图所示：

（3）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或灯泡之外电路断路造成的；
电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源连接相连，
电压表并联电路之外电路不存在断路，综合分析可知，小灯泡开路．
（4）闭合开关，电压表示数小于灯泡额定电压，为了是灯泡两端的电压达到额定电压值，则移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视电压表的示数．使灯泡两端电压等于灯泡额定电压为止．
（5）故障排除后，闭合开关时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，灯泡两端电压是处于最小值，所以要提高灯泡两端的电压，需要减小电路电阻，即应将滑片P向B端移动；
由图示电流表可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.2A，
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
灯泡的阻值为R===12.5Ω．
滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路，另一方面可以改变灯泡两端电压，
（6）在探究电流跟电阻的关系的实验中，保持电压表示数始终为如图（丙）所示，即保持电阻两端的电压为2V不变，
则根据串联电路的电流相同的特点得：
I_定值=I_滑动，即：=
代入数据得：=
∴R_定值=R_滑动，
∵R_滑动≤50Ω，
∴R_定值=R_滑动≤×50Ω=25Ω．
故答案为：（1）P=UI；（2）图略；（3）小灯泡开路；（4）B；（5）B；0.5；12.5；改变小灯泡两端的电压；（6）25．
点评：本题考查了连接电路图、作出实验电路图、实验原理、电路故障分析、滑动变阻器作用、滑动变阻器调节等问题，是常考问题，一定要掌握；连接电路图时，注意电表量程的选择；本题难点是探究电流跟电阻关系的实验中，为了保持电阻两端的电压不变，根据串联电路的特点和欧姆定律得出定值电阻R与滑动变阻器连入电路的电阻阻值关系．