Question

7．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，小燈泡額定電壓為2.5V（電阻值約為5Ω）．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實物電路連接完整．
（2）連接好電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因是小燈泡短路（選填“小燈泡斷路”或“小燈泡短路”）．
（3）故障排除后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P到某處時，電壓表示數(shù)為2V，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向左（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表示數(shù)為2.5V，此時電流表指針位置如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為1.25W．
（4）若此實驗中電流表壞了，為了測出小燈泡的額定功率，小組同學(xué)們增加了一個R₀=5Ω的定值電阻，設(shè)計了如圖丙所示的電路和如下實驗方案：
①調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓；
②保持滑片位置不變，只將電壓表a點該接到c點，測出定值電阻R₀兩端的電壓U₀，通過計算就可得到小燈泡的額定功率．
請你指出該設(shè)計方案中存在的問題：①無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；
②電壓表的正負接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器的接線柱要一上一下的串聯(lián)在電路中，根據(jù)電流流向法連接實物圖；
（2）若燈泡短路，則燈泡兩端無電壓，電路中有電流；若燈泡斷路，則電路中無電流，燈泡兩端有電壓；
（3）當(dāng)電壓等于燈泡額定電壓燈泡正常發(fā)光，根據(jù)實物電路確定滑片移動方向；
由圖示電流表確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數(shù)，根據(jù)P=UI求出燈泡額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的特點分析燈泡是否能夠正常發(fā)光；電壓表并聯(lián)在電路中，電流應(yīng)從正接線柱流入，負接線柱流出．

解答 解：（1）因為滑動變阻器的接線柱要“一上一下”的串聯(lián)在電路中，所以只需將滑動變阻器的上方一個接線柱與開關(guān)的右接線柱連接即可，如下圖所示：

（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是短路，所以出現(xiàn)故障的原因是小燈泡短路；
（3）電壓表示數(shù)為2V時，小于燈泡的額定電壓2.5V，要使燈泡正常發(fā)光，
根據(jù)圖甲可知，應(yīng)向左移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，
使電壓表示數(shù)增大，當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V時，燈泡正常發(fā)光；
由乙可知，電流表選擇的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，此時電流表示數(shù)是0.5A，
則小燈泡的額定功率：
P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
（4）由題意知，電源電壓約為3V，燈泡正常發(fā)光時電阻約為5Ω，
當(dāng)變阻器電阻為零時，設(shè)燈泡兩端的電壓為U_L，根據(jù)串聯(lián)電路電流相等的特點有：
$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$，即：$\frac{{U}_{L}}{5Ω}$=$\frac{3V-{U}_{L}}{5Ω}$，
解得：U_L=1.5V，所以無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；
保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．
故答案為：（1）見上圖；（2）小燈泡短路；（3）左；1.25；
（4）①無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；②電壓表的正負接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．

點評 本題是測量小燈泡的額定功率實驗，考查了電路的連接、電路故障的分析、電流表的讀數(shù)及電功率的計算，同時考查了對實驗設(shè)計的分析，關(guān)鍵掌握測量的原理及電表的使用方法．