Question

11．在测量额定电压为“2.5V”小灯泡电功率（正常发光时电阻约为10Ω）的实验中，电源为两节新干电池．

（1）图甲的实物图连接中有不妥之处，应如何改正：电流表量程应选0～0.6A．
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，小莉发现小灯泡始终不亮，观察两电表发现，指针始终处于图乙所示位置，其故障原因可能是小灯泡断路．
（3）改动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制如图丙所示的图象，由图象可知，小灯泡的额定功率是0.625W．
（4）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小莉选用一个R_c=5Ω的电阻，设计了如图所示的电路及实验方案：
①调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为小灯泡额定电压；
②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R_c两端的电压U_c，通过计算得到小灯泡的额定功率．
指出她的设计方案中存在的两个问题：
问题一：无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；
问题二：电压表的正负接线柱接反，无法测出R₀两端的电压．

Answer 1

分析 （1）根据给出的额定电压和电阻，利用公式判断电路中的最大电流，从而判断电流表的量程．这就要求电表的正负极、不能接错，通过的实际电流也不能超过电流表的量程，否则将烧坏电表．
（2）发现灯泡不亮，电流表无示数，则电路为发生断路，电压表有示数，说明与电压表并联的用电器断路；．
（3）要测灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压等于其额定电压；根据图丙读出电流表的示数，由P=UI计算出灯泡的额定电功率．
（4）根据串联电路的特点分析灯泡是否能够正常发光；电压表并联在电路中，电流应由正接线柱流入，负接线柱流出．

解答 解：（1）根据小灯泡铭牌可知其额定电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以电流表量程接错，故电流表量程应选0～0.6A；
（2）从乙图可知，电路中电流为零，说明连入电路很大，可判断电路某处断路，从电压表示数等于电源电压，小灯泡不亮可判断小灯泡断路；
（3）当U=2.5V时，I=0.25A，所以小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（4）由题意知，电源电压约为3V，灯泡正常发光时电阻约为10Ω，当变阻器电阻为零时，设灯泡两端的电压为U，根据串联电路的特点：$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3V-U}{{R}_{0}}$，即$\frac{U}{10Ω}$$\frac{3V-U}{5Ω}$
解得：U=2V，所以无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；
保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压．
故答案为：（1）电流表量程应选0～0.6A；（2）小灯泡断路；（3）0.625；（4）无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；电压表的正负接线柱接反，无法测出R₀两端的电压．

点评 本题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了电路的连接、电路故障的分析、电流表的读数及电功率的计算，同时考查了对实验设计的分析，关键掌握测量的原理及电表的使用方法．