Question

2．用如图所示的器材做“测量小灯泡的电功率”的实验，小灯泡上标有“2.5V”的字样．

（1）请根据实验目的，用笔画线代替导线，将图（甲）所示的实物连接成实验电路．
（2）小刘正确连接电路并检查无误后，闭合开关，发现灯泡不亮，立刻要求老师更换灯泡．小刘的做法是欠妥的，正确的做法应该是调节滑动变阻器．
（3）解决了上述问题后，小刘发现灯泡发光了．如果要使灯泡正常发光，小刘应该调节滑动变阻器使灯泡连端电压为2.5 V．
（4）小灯泡正常发光时，电流表的读数如图（乙）所示，则灯泡的额定功率为0.8W．
（5）若电源电压为6V，实验室提供的滑动变阻器有“10Ω 1.5A”和“20Ω 1A”两种规格，则本实验中应选用规格为20Ω 1A的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）首先画出电路图：测量灯泡的功率时，需要电压表与灯泡并联，测灯泡电压．电流表与灯泡串联时测灯泡电流．电源电压高于灯泡额定电压，需要灯泡与滑动变阻器串联来分担电压．开关控制电路的通断，串联在电路中．
按照电路图连接实物图：从电源正极开始，依次串联各元件，电压表并联在灯泡两端．注意电压表、电流表的量程，正负接线柱和连接方式，注意滑动变阻器接线柱选择和连入电路的方式．
（2）连接正确，闭合开关，灯泡不亮，可能是电路电流太小，达不到灯泡发光的程度，可能是短路，可能是断路，先通过移动滑片来判断是什么故障．
（3）灯泡上标有2.5V，表示灯泡正常工作时的电压为2.5V，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压为2.5V．
（4）电流表的读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道额定电压和额定电流，根据P=UI求额定功率．
（5）判断滑动变阻器规则要从电流和电阻上考虑：滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路最大电流，滑动变阻器最大阻值稍大于电路需要的滑动变阻器电阻．

解答 解：（1）首先设计电路图：电压表与灯泡并联，测灯泡电压．电流表与灯泡串联，测灯泡电流．滑动变阻器与灯泡串联，分担电压．开关串联在电路中，控制电路．

按照电路图，从电源正极开始，依次连接开关、滑动变阻器、灯泡、电流表，电压表并联在灯泡两端．
灯泡额定电压为2.5V，电压表选择0～3V．

（2）闭合开关，灯泡不亮，可能是电路电流太小，可能是灯泡短路，可能是灯泡断路，先移动滑动变阻器的滑片，判断是哪种电路故障．
（3）灯泡在2.5V下正常发光，所以使灯泡在2.5V下正常发光，所以调节滑动变阻器的滑片，灯泡两端的电压为2.5V．
（4）电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.32A．
P=UI=2.5V×0.32A=0.8W．
（5）灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路的电压和电流的特点，
灯泡正常工作时，滑动变阻器的电压为：U′=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此时滑动变阻器的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.5V}{0.32A}$=10.9Ω，
“10Ω 1.5A”电阻太小，“20Ω 1A”电阻和电流都合适．所以选择“20Ω 1A”滑动变阻器．
故答案为：（1）如图所示；（2）调节滑动变阻器；（3）调节滑动变阻器；2.5；（4）0.8；（5）“20Ω 1A”．

点评 本题考查了设计电路，连接实物，功率计算，滑动变阻器规格的选择．滑动变阻器规格要从滑动变阻器电流和滑动变阻器阻值考虑：滑动变阻器电流大于电路电流，滑动变阻器电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，既能满足电路需要，又能使测量准确．