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    17．小明做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω）、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干．

    （1）小明设计了图甲所示的电路，他应选用规格为 的滑动变阻器R2（选填“R1”或“R2”），该实验中滑动变阻器的主要作用是改变灯泡两端的电压．
    （2）正确连接电路后，闭合开关，若小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是小灯泡短路（或电压表短路）；若小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是小灯泡断路．
    （3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡U-I图象如图乙所示，小灯泡的额定功率为0.625W．
    （4）由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是灯丝温度．
    （5）在没有电压表、只有电流表的情况下，小明增加了一只已知阻值为10Ω的定值电阻R，并利用原有器材也测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率．步骤如下：
    ①按照如图丙所示的电路图正确连接实物电路；
    ②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为0.25A时，灯泡正常发光；
    ③断开开关，保持滑动变阻器滑片P的位置（或滑动变阻器接入电路的阻值） 不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再闭合开关，读出电流表示数I；
    ④小灯泡额定功率的表达式为P额=U额I（或2.5V•I）．
    （6）邻组的青青和丹丹打算利用一个阻值为10Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过图中操作（开关S接“a”、”b”各一次）来测量小灯泡的额定功率．如图丙、丁是她俩设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是B（填字母）．
    A．两种方案都能
    B．两种方案都不能
    C．丙方案能，丁方案不能
    D．丙方案不能，丁方案能．

    分析 （1）根据分压原理求出滑动变阻器连放电路中的最小阻值；
    由测量小灯泡在不同电压的电功率作答；
    （2）电流表有示数，说明电路为通路；小灯泡不亮，电压表无示数，说明小灯泡短路或电压表短路；
    小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路或电路中的总电阻太大；电压表有示数，说明与电压表与电源是连通；
    （3）由图乙，根据额定电压电压下对应的电流大小，求小灯泡的额定功率P额=U额I
    （4）灯丝的电阻随温度的变化而变化不是一个定值；
    （5）②定值电阻R和电流表相当于电压表；
    ③保持滑片的位置不变，将电流表与灯串联，根据各元件两端的电压不变，读出电流表示数即可；
    ④根据P额=U额I求小灯泡的额定功率；
    （6）开关S接“a”、”b”各一次，根据电路图，确定能否使小灯泡正常发光，若不能，则无法测量小灯泡的额定电功率．

    解答 解：（1）灯的额定电压为2.5V，所以，变阻器要分去6V-2.5V=3.5V的电压，根据分压原理，$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}$=$\frac{{R}_{滑}}{{R}_{L}}$，滑动变阻器的阻值至少为R滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}$×RL=$\frac{3.5}{2.5}$×10Ω=14Ω．根据欧姆定律知，灯正常发光的时的电流约为0.25A，故应选用R2“50Ω0.5A”的滑动变阻器；
    因测量小灯泡在不同电压的电功率，所以，本实验中滑动变阻器的主要作用是改变灯两端的电压；
    （2）正确连接电路后，闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路；小灯泡不亮，电压表无示数，说明小灯泡短路或电压表短路；
    若小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路或电路中的总电阻太大；电压表有示数，说明与电压表与电源是连通的，所以，若小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是小灯泡断路；
    （3）由图乙知，当灯电压为2.5V时对应的电流为0.25A，小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625A；
    （4）因灯丝的电阻随温度的变化而变化不是一个定值，所以，由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是灯丝温度；
    （5）②小红增加了一只10Ω的定值电阻R，因当电流表示数为I=$\frac{{U}_{L}}{R}$=0.25A时，R两端的电压一定为2.5V，
    根据并联电路电压的特点，灯的电压为2.5V，灯一定正常发光，所以，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为0.25A时，灯泡正常发光；
    ③断开开关，保持变阻器滑片P的位置或变阻器接入电路的阻值不变，将电流表改接在所在灯支路中，此时电路的连接关系没有改变，只是电流表由原来测通过R的电流变为测通过灯的电流I，R与灯两端的电压与变阻器的电压均保持不变，灯仍正常发光，通过灯的电流I即为灯正常发光时的电流大小．所以，断开开关，保持滑动变阻器滑片P的位置（或滑动变阻器接入电路的阻值）不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再闭合开关，读出电流表示数I；
    ④小灯泡额定功率的表达式为P额=U额I（或2.5I）．
    （6）图丙中，无论S接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光，丙方案不能测定小灯泡的额定电功率；
    丁方案中，R0、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测定值电阻的电压，S接b时测灯和定值电阻的总电压，都无法确定小灯泡是否正常发光，丁方案不能测定小灯泡的额定电功率．所以，两种方案都不能测出小灯泡的额定功率．故选B．
    故答案为：（1）R2；改变灯泡两端的电压；
    （2）小灯泡短路（或电压表短路）；小灯泡断路；
    （3）0.625；
    （4）灯丝温度；
    （5）②0.25；③滑动变阻器滑片P的位置（或滑动变阻器接入电路的阻值）；④U额I（或2.5V•I）；
    （6）B．

    点评 本题测量小灯泡电功率，考查器材的选择、常见故障的分析、影响电阻大小的因素等知识及设计实验方案的能力．

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