Question

12．某班的两个实验小组要测定额定电压为2.5V的小灯泡的电功率，实验室提供了如下器材：电源（电压6V且恒定不变）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器（50Ω 1A）各一只，导线若干．A小组按照图甲所示的电路进行实验．
（1）如图甲所示，A小组连接的电路还没有完成，如果要求滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大，导线M应与滑动变阻器的B接线柱连接．（填“A”、“B”或“D”）
（2）闭合开关，移动变阻器的滑片P的过程中，观察到电流表示数接近最大值时，小灯泡仍然不亮，且电压表无示数，其原因可能是灯泡短路．
（3）故障排除后，A小组同学移动滑片P，记下多组对应的数据并绘制成图乙所示的I-U图象，根据图象信息，小灯泡的额定电流是0.2A，额定功率是0.5W．
（4）B小组的滑动变阻器已损坏（其它器材和规格不变），老师提供了另一只滑动变阻器（10Ω　1A），小组同学讨论后发现，若仍用已连接完整的图甲所示电路来测小灯泡的额定电功率，至少还要在原电路中串联（选填“串”或“并”）一个7.5Ω的电阻．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑片P向右移动时，电流表的示数变大，说明滑动变阻器右下方接线柱必须接入电路中；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P的过程中，观察到电流表示数几乎接近最大值时，说明电路电阻太小，然后根据灯泡不亮和电压表无示数确定具体故障的位置；
（3）根据图乙读出2.5V时灯泡的额定电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时的电压，根据欧姆定律求出滑动需要接入电路中的电阻，然后判断滑动变阻器的串并联，并根据电阻的串联求出电阻的阻值；

解答 解：（1）如果要求滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大，即电阻变小，故导线M应与滑动变阻器的B接线柱连接；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P的过程中，观察到电流表示数几乎接近最大值时，说明电路电阻太小，灯泡始终不亮，电压表示数为零，说明灯泡被短路；
（3）根据图乙可知，2.5V时灯泡的额定电流为0.2A，则灯泡的额定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，需要串联电阻的阻值：
R_串=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，需要串联的电阻：
R_串=$\frac{{U}_{串}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，串联电阻的阻值：
R=R_串-R_滑=17.5Ω-10Ω=7.5Ω，
即至少还要在原电路中串联一个7.5Ω的电阻；
故答案为：
（1）B；
（2）灯泡短路；
（3）0.2；0.5；
（4）串；7.5；

点评 本题考查了滑动变阻器的正确使用、电路故障的判断、电功率的计算、串联电路特点、欧姆定律和的应用等，是实验的常考问题，一定要掌握．