Question

小明按照如图所示的电路图连接好电路，测量一只额定电压为2.5V的灯泡的电功率，部分实验数据和现象如下表．

实验次数	电压表示数/v	电流表示数/A	灯泡亮度
1	1	0.2	较暗
2	2.5	/	正常发光
3	6	0	不发光

（1）闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到

右

端．
（2）如果实验过程电压表示数突然变为0，而电流表示数不变，则发生断路的是

电压表

．
（3）分析表中实验数据可知，所用电源电压约为

6

V．
（4）若小明手边有“1.5A  50Ω”和“2.0A  20Ω”两种规格的滑动变阻器，“0～3V”和“0～15V”两个量程的电压表，上面实验中他选用的滑动变阻器规格为

1.5A 50Ω

，选用的电压表量程为

0～15V

．
（5）由于小明粗心大意，没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R=

U1

I1

=

1V

0.1A

=5Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P=

U 2 2

R

=

(2.5V)2

5Ω

=1.25W．则灯泡的额定功率

小于

（＞/=/＜）1.25W．
（6）若在实验过程中小明发现电流表已坏，但手边还有一阻值已知为R₀的定值电阻和若干开关，不添加任何其它器材，请你在方框内帮小明设计一个只接一次线就能测出灯泡额定功率的电路图．

Answer 1

分析：（1）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值，根据电路图确定滑片的位置；
（2）根据电路故障现象判断电路断路位置；
（3）第一次实验灯泡较暗，电流表有示数，但是太小，电路电流小，电路总电阻太大，滑动变阻器连入电路的阻值太大，要使灯泡发光，增大电路电流，调节滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器连入电路的电阻，当滑动变阻器连入电路的电阻减小到一定值时，电路电流增大，灯泡电压增大，超过灯泡的额定电压，烧断灯丝，电压表串联在电路中，电压表测电源电压．
（4）根据第一次实验时，U₁=1V，I₁=0.2A，再根据串联电路的电压规律可求得滑动变阻器两端的电压U_R=U-U₁，再利用
R=

U

I

可求得此时滑动变阻器的阻值，然后即可做出选择．由电源电压可确定电压表的量程．
（5）因为灯泡电压增大，灯泡亮度增大，灯丝温度升高，灯丝电阻随电压的增大而增大．正常发光时的电阻大于第一次实验时的灯丝电阻，即：R＞5Ω．根据P=

U2

R

计算的额定功率偏大．
（6）本题可用伏阻法来测量小灯泡的额定功率，利用串联电路中电流处处相等的特点，让小灯泡与定值电阻R₀、滑动变阻器串联，先调节滑动变阻器的阻值使灯泡的电压为U_L，再用电压表测出此时定值电阻两端的电压，由欧姆定律计算出电路中的电流，再计算灯泡的额定功率．

解答：解：（1）由电路图可知，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到右端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（2）如果实验过程电压表示数突然变为0，可能是电压表断路或与电压表并联的灯泡短路；
电流表示数不变，说明电路总电阻不变，灯泡不可能短路，电路故障是断路，发生断路的是电压表．
（3）第一次实验灯泡较暗，是因为滑动变阻器连入电路电阻较大，使电路总电阻较大，电路电流很小，不能使灯泡发光．这时调节滑动变阻器滑片，减小电路总电阻，增大电路电流，使灯泡发光．当电路电流增大到一定程度，灯泡电压增大，超过灯泡的额定电压时，灯泡的灯丝被烧断，电压表串联在电路中测电源电压，所以电源电压为6V．
（4）由表中数据可知，第一次实验时，U₁=1V，I₁=0.2A，滑动变阻器两端的电压U_R=U-U₁=6V-1V=5V．
∵I=

U

R

，∴此时滑动变阻器的阻值R=

UR

I

=

5V

0.2A

=25Ω，显然“2.0A 20Ω”规格的滑动变阻器不可以，所以他选用的滑动变阻器规格为1.5A 50Ω；由电源电压示数为6V可知，所选用的电压表量程为0～15V．
（5）∵I=

U

R

，∴第一次实验数据计算出灯泡电阻R=

U1

I1

=

1V

0.2A

=5Ω；随灯泡两端电压增大，灯丝温度升高，灯丝电阻增大，当灯泡电压是2.5V时，灯丝电阻R＞5Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P=

U 2 2

R

=

(2.5V)2

5Ω

=1.25W，此时计算的额定功率偏大，所以灯泡的额定功率小于1.25W．
（6）利用伏阻法来测量小灯泡的额定功率．用导线把灯泡、定值电阻、滑动变阻器、开关、电源串联，两电压表分别与灯和定值电阻并联．实验电路图如下图所示．

故答案为：（1）右；（2）电压表；（3）6；（4）1.5A 50Ω；0～15V；（5）小于；（6）如图所示．

点评：本题从给定的表格中分析电路正确连接后，灯泡不发光的原因；灯丝烧断，判断电源电压；灯丝电阻与温度的关系；正确计算额定功率的方法；已知条件都包含在表格中，需要学生从表格中搜寻信息，这是关键．本题形式新颖，有一定难度，属于难题．