Question

5．在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）圖1中甲是小婷沒(méi)有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)幫她將電路連接完整；
（2）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)；電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)前，滑片P應(yīng)置于B（選填“A”或“B”）端；
（3）閉合開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)滑片P，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表沒(méi)有示數(shù)，而電流表有示數(shù)，則故障原因是燈泡短路；
（4）排除故障后，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到某一位置時(shí)電壓表示數(shù)為2.2V，要測(cè)小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖1中的乙所示，則小燈泡的額定功率為0.7W．
（5）小娟沒(méi)有使用電流表，而是多選用了2個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)電阻R₀，設(shè)計(jì)了如圖2所示的電路，測(cè)出了額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率；簡(jiǎn)述主要的實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
②接著斷開(kāi)S₁，閉合S₂，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為U；
③小燈泡的額定功率表達(dá)式為P=2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．（用實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量量和已知量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理連接實(shí)物電路圖．
（2）為保護(hù)電路安全，連接電路時(shí)要斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，閉合開(kāi)關(guān)前，滑片要置于最大阻值處．
（3）電路故障分兩類(lèi)：短路和斷路．電路短路時(shí)，短路部分無(wú)電壓，電流大；電路斷路時(shí)，斷路部分無(wú)電流，電壓大．
（4）額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等，要增大燈泡兩端的電壓應(yīng)增大電路中的電流，減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI求出額定功率；
（5）由電路圖可知，S₁閉合，S₂斷開(kāi)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，斷開(kāi)S₁，閉合S₂，電壓表測(cè)燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）燈泡額定電壓為2.5V，電壓表應(yīng)選0～3V量程，把滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，實(shí)物電路圖如圖所示：

（2）為保護(hù)電路安全，在連接電路前，開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)．閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移至實(shí)物圖中的B端．
（3）電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路或燈泡短路，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，燈泡不發(fā)光，說(shuō)明燈泡發(fā)生了短路；
（4）要測(cè)小燈泡的額定功率，應(yīng)使電壓表的示數(shù)由2.2V增加到2.5V，滑動(dòng)變阻器應(yīng)減小接入電路中的電阻，增大電路中的電流；
由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0．A，
則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
（5）實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
②接著斷開(kāi)S₁，閉合S₂，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓U₀=U-2.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$，
燈泡的額定功率P=U_LI=2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）斷開(kāi)；B；
（3）燈泡短路；
（4）A；0.75；
（5）①閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
②接著斷開(kāi)S₁，閉合S₂，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為U；
③2.5V×$\frac{{U-2.5V}_{\;}}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了實(shí)物圖的連接、電路故障的判斷、滑動(dòng)變阻器的正確、電流表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)等，涉及到的知道較多，綜合性強(qiáng)，明白圖丙電路圖的含義是關(guān)鍵．