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    3．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图1所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）．

    （1）为了顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B
    A．“15Ω  0.5A”的滑动变阻器      
    B．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器
    （2）用笔画线代替导线，将图1实物电路连接完整，P右移灯变亮．
    （3）闭合开关前，应将图1中所示的滑动变阻器的滑片滑到电阻最大处．
    （4）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是小灯泡断路．
    （5）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图2所示，其读数是2.2V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向B端移动．
    （6）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图3所示）．实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡不发光，根据图象分析其原因是小灯泡实际电功率太小．
    （7）、此实验还可以只用电流表而不用电压表也能测灯泡额定功率，其电路如图4所示，R0已知，其中关键的一步是必须调节滑动变阻器，S、S1闭合S2断开，使电流表A的示数为I1时灯泡正常发光，P不动，S、S1闭合，S2断开，再读出电流表A的示数I2，才能计算出小灯泡的额定功率P额=2.5（I2-I1）．

    分析 （1）由I=$\frac{U}{R}$计算灯泡正常发光的电流，滑动变阻器与灯泡串联．根据串联电路特点和欧姆定律计算滑动变阻器的电阻；
    （2）由（1）知额定电流，判断出电流表的量程；滑动变阻器按“一上一下”接且P右移灯变亮，即接右下接线柱；
    （4）闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路了；电压表的指针有示数，说明电压表通过电流表和滑动变阻器与电源两极相连，由此分析故障的原因；
    （5）读出电压表示数，根据串联电路的分压原理分析滑片的移动方向；
    （6）灯泡亮度由实际功率决定，由此分析解答．
    （7）由电路图可知，电路中无电压表，只有电流表；要测2.5V的小灯泡L的额定，可根据并联电路各支路两端的电压相等进行设计电路；即调节滑动变阻器接入电路的电阻，使R0与电流表示数的乘积为2.5V，再用电流表测出干路电流，根据并联电路的电流特点求出通过灯泡的电流，最后利用P=UI求出灯泡的额定功率．

    解答 解：
    （1）测量小灯泡的电功率实验中，L与滑动变阻器串联，电压表测L两端电压，电流表测电路中电流，
    由题知灯泡正常发光时电路中电流约为：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，由串联电路特点可知：
    I=IR=IL=0.21A，
    此时变阻器连入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，
    所以应选择滑动变阻器的规格为50Ω 0.5A；
    故选B；
    （2）由上面解答知灯泡的额定电流为0.21A＜0.6A，故电流表的量程为0-0.6A，P右移灯变亮，表示连入电路的电阻丝变短，电阻减小，故滑动变阻器接右下接线柱，电路连接如下图所示：

    （4）小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路中有断路的地方，电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，故障是小灯泡断路了；
    （5）电压表测量灯泡的电压，电压表量程0-3V，分度值0.1V，由图知电压表示数为2.2V，即灯泡两端的电压为2.2V，
    要使灯泡两端电压由2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电路的部分减小，滑片向B端移动；
    （6）由图象知，当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡的电流小于0.1A，此时电功率会小于P=UI=0.5V×0.1A=0.05W，实际功率太小，所以灯泡不发光；
    （7）由实验电路图可知主要测量步骤：
    ①闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器使R0和电流表示数的乘积为2.5V，并记录电流表的示数为I1；
    ②断开开关S1，闭合开关S、S2，保持滑动变阻器的阻值不变，记录此时电流表的示数为I2；
    ③通过灯泡的电流IL=I2-I1，则灯泡L的额定功率P=2.5（I2-I1）．
    故答案为：（1）B；（2）见上图；（4）小灯泡断路；（5）2.2；B；（6）小灯泡实际电功率太小；（7）S、S1；S2；2.5（I2-I1）．

    点评 本题考查了滑动变阻器规格的选择、实物连接、故障分析、功率计算等．利用电压表、电流表判断电路故障时，要知道电流表无示数原因：电路中有断路现象；电压表无示数原因：与电压表并联部分短路或与电压表并联以外的部分断路．

    练习册系列答案
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