Question

12．在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)燈絲電
阻約為10Ω，所用滑動(dòng)變阻器的最大阻值40Ω．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲中完成實(shí)物電路的連接．
（2）同學(xué)們進(jìn)行試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則電路中發(fā)生的故障可能是小燈泡開路（ 選填：“小燈泡開路”、“小燈泡短路”或“滑動(dòng)變阻器處開路”）．
（3）某次實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們看到電壓表示數(shù)為1.8V，要使燈泡L正常發(fā)光應(yīng)向A （ 選填：“A”或“B”）端移動(dòng)滑片，同時(shí)視線應(yīng)注意觀察電壓表 示數(shù)，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.6 W．
（4）此實(shí)驗(yàn)還可以只用電流表而不用電壓表也能測(cè)燈泡額定功率，其電路如圖丙所示，R₀=10Ω，其中關(guān)鍵的一步是必須調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表A₂的示數(shù)為0.25 A時(shí)，再讀出電流表A₁的示數(shù)，才能計(jì)算出小燈泡的額定功率．
（5）某同學(xué)還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，他更換的定值電阻R的阻值不能大于20Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表量程，與燈并聯(lián)；求出燈正常發(fā)光時(shí)的電流大小，確定電流表量程，串聯(lián)在電路中；變阻器接線柱按一下一上的原則接入電路中；
（2）發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無(wú)示數(shù)，電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路之外的電路是連通的，與電壓表并聯(lián)的燈開路了；
（3）燈在額定電壓下正常工作，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，確定滑片移動(dòng)方向，同時(shí)視線注意電壓表示數(shù)，當(dāng)電壓表為2.5V時(shí)，燈正常發(fā)光時(shí)；根據(jù)電流表選用小量程讀數(shù)，
根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（4）此題用到了雙安法測(cè)電功率．要測(cè)量小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓為額定電壓，根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等和利用歐姆定律計(jì)算電流即可．

解答 解：（1）因燈的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用小量程，燈正常發(fā)光時(shí)的電流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表選用小量程，變阻器接線柱按一下一上的原則接入電路中，如下圖所示：

（2）經(jīng)分析，同學(xué)們進(jìn)行試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則電路中發(fā)生的故障可能是小燈泡開路了而導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中了；
（3）燈在額定電壓下正常工作，電壓表示數(shù)為1.8V小于2.5V，所以應(yīng)增大燈的電壓，減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻，滑片向A端移動(dòng)，同時(shí)視線注意電壓表示數(shù)，當(dāng)電壓表為2.5V時(shí)，燈正常發(fā)光時(shí)，如圖乙中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A，
則小燈泡的額定功率是P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）要測(cè)量小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓為額定電壓2.5V，根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等，則定值電阻兩端電壓也等于2.5V，又知R₀=10Ω，故電流表A₂的示數(shù)為I₂=$\frac{U}{{R}_{0}}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
（5）電源電壓為6V，電阻兩端電壓為2V，滑動(dòng)變阻器分壓為4V，是定值電阻兩端電壓的兩倍，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為定值電阻阻值的兩倍，滑動(dòng)變阻器最大阻值為40歐姆，因此定值電阻最大阻值為20歐姆．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）小燈泡開路；
（3）A；電壓表；0.6A；
（4）0.25；
（5）20．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡電功率，考查電路的連接，故障的分析、控制變量法的運(yùn)用、操作的過(guò)程及在沒(méi)有電壓表情況下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力及對(duì)器材的選擇等，綜合性較強(qiáng)．