Question

16．文欣做測(cè)量“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．

（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整；
（2）文欣連接好電路后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表示數(shù)為4.5V，電流表無(wú)示數(shù)，則電路中存在的故障是燈泡斷路；
（3）故障解決后，文欣移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示為2.2V，若她想測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（4）文欣移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的U-I 圖象，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.75W；
（5）倪龍?jiān)谧鲈搶?shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表?yè)p壞，他想設(shè)計(jì)一個(gè)不用電流表測(cè)定該小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，他向老師要了定值電阻R₀（阻值適當(dāng)且已知）和一些開(kāi)關(guān)，借助原有的實(shí)驗(yàn)器材，順利完成了實(shí)驗(yàn)（電路只連接一次）．請(qǐng)你在圖丁虛線框內(nèi)畫(huà)出倪龍?jiān)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流選擇電流表量程，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理連接實(shí)物電路圖．
（2）常見(jiàn)電路故障有斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（3）由圖示電表確定其量程與分度值，讀出電表示數(shù)；根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的關(guān)系確定滑片的移動(dòng)方向．
（4）由圖示圖示求出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)原理分析答題．

解答 解：（1）連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表的量程應(yīng)選0～0.6A．把燈泡與電流表串聯(lián)接入電路，實(shí)物電路圖如圖1所示．
（2）燈泡不亮，可能是燈泡發(fā)生短路或電路存在斷路造成的，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路存在斷路，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，因此與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路．
（3）由圖甲所示電路圖可知，其量程為0～3V，由圖乙所示電壓表可知，其分度值為0.1V，所示為2.2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，要測(cè)燈泡額定功率，應(yīng)向B端移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓增大，知道額定電壓2.5V位置．
（4）由圖丙所示圖象可知，燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流為0.3A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出燈泡兩端電壓與通過(guò)燈泡的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯(lián)，測(cè)出定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過(guò)定值電阻的電流，由于燈泡與定值電阻串聯(lián)，可以求出通過(guò)燈泡的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2所示．

故答案為：（1）如圖1所示；（2）燈泡斷路；（3）2.2；2.5；（4）0.75；（5）如圖2所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、電路故障分析、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直；最后一問(wèn)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．