Question

3．某实验小组要测量小灯泡的额定功率，实验室提供的器材有：标有“2.5V”的小灯泡、电池组（电压为6V）、电压表、电流表、滑动变阻器有“A：5Ω 1A”“B：20Ω 2A”“C：50Ω 2A”三种规格、开关、导线若干．
（1）小明所接的实验电路如图甲所示，电路中部分连接不合理，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确．请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
（2）正确连接电路后，实验步骤正确，闭合开关后，发现电压表的示数大于小灯泡的额定电压，小灯泡发光较亮，出现这种现象的原因是滑动变阻器阻值太小．

（3）该组经过讨论，调整实验器材继续实验，闭合开关后，观察到电压表、电流表的示数分别如图乙所示，电路中滑动变阻器的规格是20Ω 2A．将滑片移动到中点时，小灯泡恰好正常发光，这时小灯泡的额定功率为0.875W．
（4）小华在实验过程中，移动变阻器滑片时，小灯泡突然熄灭．经判断，电路故障是小灯泡或电流表被烧坏．查找故障时，在不拆开电路的情况下，他把一根导线接在电流表两端，小灯泡仍不发光，可判断电路故障是小灯泡断路．

Answer 1

分析 （1）根据小灯泡的额定电压为2.5V，可知电压表的量程应选择0～3V．
（3）小灯泡发光较亮，说明小灯泡两端的电压较大，电路中的电流较大，滑动变阻器接入电路的阻值较小；
（4）灯泡与滑动变阻器串联，刚闭合开关时，滑动变阻器电阻最大．由电源电压、小灯泡两端电压和电路电流，根据R=$\frac{U}{I}$求出滑动变阻器的最大电阻值；将滑片移动到中点时，小灯恰好正常发光，求出此时通过滑动变阻器的电流，就是小灯泡的额定电流，根据额定电流和额定电压用公式P=UI就可以算出灯泡的额定功率．
（4）导线接在电流表两端，会造成电流表短路，根据灯泡的亮暗可以判断电路故障．

解答 解：
（1）电压表应选择0～3V的量程，电路如图所示：

（2）实验时滑动变阻器的滑片应该至于最大阻值处，闭合电键后，发现电压表的示数大于小灯的额定电压，小灯发光较亮，这是由于滑动变阻器的阻值太小造成的，应更换大阻值的滑动变阻器．
（3）灯泡与滑动变阻器串联，刚闭合开关时，滑动变阻器电阻最大，此时电压表示数为1.2V，电流表示数为0.24A，所以滑动变阻器的最大阻值R=$\frac{U-{U}_{灯}}{R}$=$\frac{6V-1.2V}{0.24A}$=20Ω，由此可知，电路中使用的滑动变阻器的规格是B：20Ω 2A；
将滑片移动到中点时，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值的一半，小灯恰好正常发光，小灯泡两端的电压为2.5V，此时通过滑动变阻器的电流就是灯泡的额定电流，
即I=$\frac{U-{U}_{灯}}{\frac{1}{2}R}$=$\frac{6V-2.5V}{10Ω}$=0.35A；
灯泡的额定电压是2.5V，额定电流是0.35A，则灯泡的额定功率P_灯=UI=2.5V×0.35A=0.875W．
（4）当导线接在电流表的两端时，就能排除电流表的故障，小灯泡不亮，说明是小灯泡的故障，小灯被烧坏而断路．
故答案为：（1）如上图所示；（2）滑动变阻器阻值太小；（3）20Ω 2A；0.875；（4）小灯泡断路．

点评 本题考查了电压表量程的选择、电流表的读数、欧姆定律和电功率公式的计算、以及电路故障的判断，涉及的知识点较多，但都是我们必须掌握的内容．