Question

（10分）一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A．小雨同学想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电压为6V的电源，滑动变阻器，导线若干．

（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整．（2分）
（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是     ．
（3）排除故障后，进行了三次测量，测量数据如下表．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时电流为    A；小灯泡的额定功率为        W．

电压U/V	1	2.5	2.8
电流I/A	0.18		0.28

（4）利用所给器材，该实验装置        （选填“能”或“不能”）用来验证欧姆定律中的电流与电压的关系．
（5）完成上述实验后，小雨用了一个已知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图所示的电路，也测出了灯泡的额定功率．请完成下列实验步骤：

①闭合开关S_l，将S₂拨到触点       （选填“1”或 “2”），移动滑片，使电压表的示数为        V；
②再将开关S₂拨到触点       （选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P_额=        （用已知量和测量量表示）．

Answer 1

（1）如下图，（2）灯断路；（3）0.26A ， 0.65W；（4） 不能 ；（5）①2， 2.5， ② 1 ， ③

试题分析：（1）灯泡正常发光时的电流为0.3A，所以电流表选择0～0.6A的量程，开关、灯泡、电流表串联接入电路，电路图如图所示：

（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路有断路；电压表有示数，说明在电压表两接线柱与电源相连形成通路，故电路故障为灯泡断路．当灯泡断路时，电压表串联在电路中，因为电压表的内阻很大，所以电路中的电流会很小，电流表测不出。
（3）由图知，电流表量程是0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.26A，即灯泡的额定电压是2.5V，额定电流是0.26A，则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（4）要验证欧姆定律中的电流与电压的关系，应保持电阻阻值不变，但根据实验数据发现小灯泡的电阻随灯泡两端电压的变化而变化，所以利用此实验装置不能用来验证欧姆定律中的电流与电压的关系．
（5）要测灯泡的额定功率就应该让灯泡两端的电压等于额定电压，使灯泡正常发光，因此先让电压表测量灯泡两端电压，调节滑动变阻器让电压表的示数为2.5V，使灯泡正常发光，然后在不改变电路连接的情况下，测出定值电阻两端的电压，再结合串联电路的特点和欧姆定律求出电路中的电流，最后根据P=UI表示出灯泡的额定功率。具体方法是：①闭合开关S_l，将S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；②再将开关S₂拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U，由于串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以灯泡正常发光时，定值电阻R₀两端的电压为U-2.5V，由欧姆定律可得，此时通过灯泡的电流：I=（U?2.5V）/R₀；③灯泡额定功率的表达式：P_额=UI=（2.5V×(U?2.5V)）/R₀．