Question

小明和小华用如图1所示的器材做“测定小灯泡的电功率”的实验，，小灯泡上标有“2.5V”的字样．

（1）对照图1所示的电路图，将图2中未连接部分连好．（原电路中，已连接部分完好无误）
（2）小华连完电路并闭合开关后，发现电压表示数为零，电流表示数约为O.3A．产生这一现象的原因是______．
（3）他们纠正错误并检查电路无误后，闭合开关，发现小灯泡两端的电压只有2V，这时应调节滑动变阻器的滑片向______移动（左或右），使电压表的读数为______V，灯泡才能正常发光，这时电流表示数如图3所示，则小灯泡的额定功率是______W．
（4）若电源电压为6V，滑动变阻器有“10Ω 1.5A”和“20Ω 1A”两种规格，则本实验中应选用规格为______的滑动变阻器．
（5）该实验中滑动变阻器的作用除保护电路外，还有______．
（6）若电流表坏了，另外给你一定值电阻R₀，小明设计了如图4所示的电路图，请你写出实验步骤和小灯泡额定功率的表达式．

Answer 1

解：（1）灯泡额定电压是2.5V，电压表应选0～3V量程，灯泡、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示．
（2）电压表示数为零，可能是与电压表并联的电路短路或电压表并联电路之外存在断路造成的；电流表示数接近0.3A，说明电路是通路，不存在断路，综合分析可知，电路故障原因是：灯泡短路．
（3）由电路图可知，向左移动滑片，滑动变阻器接入电路阻值减小，灯泡两端电压变大，当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，灯泡正常发光；由图3所示电流表可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.28A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（4）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，电路电流I=0.28A，
∵I=，∴R_滑===12.5Ω＞10Ω，应选“20Ω 1A”的滑动变阻器．
（5）滑动变阻器可以保护电路，另一方面调节滑片可以改变灯泡两端电压，使灯泡电压等于额定电压．
（6）实验步骤：①电压表与灯泡并联，闭合开关，调节滑片使电压表示数等于额定电压2.5V；
②断开开关，把电压表并联在定值电阻两端，保持滑片位置不变，读出电压表示数U₁；
求灯泡额定功率：电路电流I=，灯泡额定功率P=U_LI=2.5V×．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）灯泡短路；（3）左；2.5；0.7；
（4）“20Ω 1A”；（5）使灯泡两端电压等于额定电压；（6）实验步骤如上所述；灯泡功率=2.5V×．
分析：（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端．
（2）常见的电路故障有断路与短路两种，根据故障现象分析故障原因．
（3）电压表示数小于灯泡额定电压，为测灯泡额定功率，应减小滑动变阻器接入接入电路的电阻，增大灯泡两端的电压，根据电路图确定滑片的移动方向；当电压表示数等于灯泡额定电压时，灯泡正常发光；由图3所示电流表确定电流表量程与分度值，读出电流表示数，然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率．
（4）根据串联电路特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，
然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器．
（5）滑动变阻器可以保护电路，可以改变灯泡两端的电压．
（6）用电压表分别测出灯泡与定值电阻电压，根据欧姆定律及串联电路特点求出通过灯泡的电流，
然后由电功率公式求出灯泡电功率．
点评：本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、滑动变阻器的调节、电表读数、求灯泡功率、实验设计等问题；连接电路图时注意电表量程的选择；对电表读数时，应先确定电表量程与分度值，读数时视线要与刻度线垂直．