Question

17．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）用用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實物電路連接完整．
（2）閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，若電路只有一處故障，則故障原因是小燈泡斷路．為了能夠順利完成實驗探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應選用B
A．“10Ω  0.5A”的滑動變阻器      B．“50Ω  0.5A”的滑動變阻器
（3）排除故障后，閉合開關，移動滑片，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)是2.2V；為了測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片向A（選填“A”或“B”）端移動．根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象（如圖丙所示）．分析圖象可知：小燈泡的額定功率為0.625W．實驗中觀察到：當小燈泡兩端的電壓低于0.5V時，小燈泡不發(fā)光，根據(jù)圖象分析其原因是小燈泡實際電功率太小．

Answer 1

分析 （1）實物連接注意量程的選擇，正負接線柱，滑動變阻器的下接線柱的選擇；
（2）閉合開關，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路斷路了；電壓表的指針有示數(shù)，說明電壓表通過電流表和滑動變阻器與電源兩極相連，由此分析故障的原因；
由I=$\frac{U}{R}$計算燈泡正常發(fā)光的電流，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)．根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算滑動變阻器的電阻；
（3）讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理分析滑片的移動方向；
讀出額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求出額定功率；
燈泡亮度由實際功率決定，由此分析解答．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$=0.21A，所以電流表選用0～0.6A量程；滑動變阻器和電流表串聯(lián)，如下圖：

（2）閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是斷路，所以出現(xiàn)故障的原因是小燈泡斷路；
電源電壓U=6V，燈泡正常工作時，燈泡額定電壓：U_燈=2.5V，滑動變阻器兩端電壓：U_滑=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器連入阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，所以應選50Ω 0.5A的滑動變阻器；
（3）由圖乙，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，需增大燈泡電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，應減小滑動變阻器連入阻值，即向A端移動；
由丙圖象可知，電壓為2.5V時的電流為0.25A，所以小燈泡的額定功率P=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W；
根據(jù)燈泡的亮度由實際功率決定，由圖象知，當燈泡兩端電壓小于0.5V時，電流為0.1A，由P=UI知燈泡實際功率非常小，所以燈泡不發(fā)光．
故答案為：（1）如上圖；（2）小燈泡斷路；B；（3）2.2；A；0.625；小燈泡實際電功率太�。�

點評 本題考查了滑動變阻器規(guī)格的選擇、實物連接、故障分析、功率計算等．利用電壓表、電流表判斷電路故障時，要知道電流表無示數(shù)原因：電路中有斷路現(xiàn)象；電壓表無示數(shù)原因：與電壓表并聯(lián)部分短路或與電壓表并聯(lián)以外的部分斷路．