Question

16．在测定“小灯泡额定电功率”的实验中，小红所在的实验小组用的电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω，所用滑动变阻器R（20Ω 1A），他们所设计的实验电路如图甲所示．

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路甲补充完整．（导线不能交叉）
（2）电路甲正确连接后，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应位于左（选填“左”或“右”）端．
（3）闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障原因是灯泡断路．
（4）排除故障后，小红同学闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙所示为2V，若她想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向右（选填“左”或“右”）端移动，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视电压表的示数，直至灯泡正常发光．
（5）小红同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（6）若将图甲中小灯泡换成定值电阻，其他元件不变，下列实验可完成的是B
A．探究通电导体产生的热量与电阻的关系
B．探究电流与电压的关系
C．探究电流与电阻的关系．

Answer 1

分析 （1）电压表应与灯泡并联，电流表应与灯泡串联，同时注意量程选择；
（2）为保护电路，滑片应片于最大阻处；
（3）在判断故障时，电压表的示数的变化很关键，若电压表有示数，说明电压表与电源能相通，若无示数，说明电压表与电源不能相通；
（4）由图丙根据电压表量程和分度值，读出电压表示数；灯泡正常发光时电压等于额定电压，由此根据串联电路的分压原理分析滑片的移动方向，同时观察电压表的读数，使灯泡两端电压等于额定电压；
（5）小灯泡的额定功率指小灯泡在正常工作时的功率，根据图象，当小灯泡两端电压为2.5V时，读出电流值，根据P=UI计算；
（6）完成每个实验各需要什么器材，各需要控制什么，需要改变什么，分析本实验器材是否能满足实验要求．

解答 解：（1）灯的额定电压为2.5V小于3V，故电压表选用0-3V量程，将电压表并联在灯的两端，小灯泡正常工作时的电流：I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{灯}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，电流表应选择0--.6A量程且与灯泡串联，如图1所示；
（2）在开关闭合前，为防止电路的电流过大而损坏电路，滑片P应片于最大阻值处，由图可知，P应位于左端；
（3）电压表并联在灯的两端有示数，而灯不亮，说明小灯泡的两接线柱接触不良或小灯泡与灯座接触不良即灯泡断路；
（4）由图乙可知，电压表采用0-3V量程，最小分度为0.1V，可读出示数为2.0V；灯泡此时电压低于额定电压，根据串联电路的分压原理，变阻器滑片P应向右端移动，以减小变阻器连入阻值，减小其分得电压，同时观察电压表的示数为2.5V；
（5）据图象能看出，灯泡在2.5V的额定电压下的电流是0.2A，故灯泡的额定功率是P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（6）A、根据Q=I²Rt，探究电流产生的热量与电阻的关系时，控制电流和通电时间不变，只有一个定值电阻，不能改变电阻，无法进行实验，本实验器材不能完成；
B、探究电流与电压的关系时，控制电阻不变，通过滑动变阻器改变定值电阻两端的电压，来探究电流与电压的关系．本实验器材能完成；
C、探究电流与电阻的关系时，保证电压一定，改变电阻大小，只有一个定值电阻，不能改变电阻，无法进行实验，本实验器材不能完成．
故选B．
故答案为：（1）如图1；（2）左；（3）灯泡断路；（4）2；右；电压表；（5）0.5；（6）B．

点评 本题测小灯泡额定电功率，考查电路的连接、实验的操作过程，识图读图的能力、功率的计算等知识，难度中等．