Question

19．在测定“小灯泡电功率”的实验中，小明所在的实验小组用的电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．他们所设计的实验电路如图1所示．

（1）在连接电路时，开关应处于断开状态，电流表的量程应选0～0.6A．
（2）请你用笔画线代替导线，按照电路图1将实物电路补充完整．（导线不能交叉）
（3）闭合开关前，图1中滑动变阻器的滑片P应位于B（选填“A”或“B”）端．
（4）电路正确连接后，闭合开关，移动滑片，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障可能是灯泡断路．
（5）小刚同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图2所示）为2.5V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图1中滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（6）小丽同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图所示的图3中，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（7）如图所示电路中（R阻值已知），无电压表也能测出该灯泡额定功率的是C．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，连接电路时开关应断开；根据灯泡额定电压与灯泡电阻求出灯泡正常发光时的电流，据此判断电流表的量程；
（2）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，滑动变阻器、灯泡、电流表、开关串联接入电路，电压表并联在灯泡两端；
（3）为保护电路，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；
（4）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路有断路故障；电压表示数接近电源电压，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；
（5）根据电压表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表的示数；根据电压表示数与灯泡额定电压间的关系及滑动变阻器的接法判断滑片的移动方向；
（6）由图3找出灯泡额定电压对应的电流，然后由公式P=UI求出灯泡的额定功率；
（7）伏安法测电阻的原理是欧姆定律，已知小灯泡的额定电压，则需要测出灯泡正常发生时通过的电流，分析各电路图，看所给电路能不能测出灯泡正常发光时的电流，然后判断是否能测出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）在连接电路时，开关应处于断开状态；
灯泡正常发光时的电流约：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，因此电流表应选0～0.6A量程；
（2）灯泡额定电压是2.5V，则电压表选0～3V量程；将滑动变阻器、灯泡、电流表、开关串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示；
 
（3）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应在阻值最大处，故将滑片放在B端；
（4）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路有断路故障；电压表示数接近电源电压，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为灯泡断路；
（5）由图2知：电压表量程是0～3V，分度值是0.1V，电压表示数是2V；
由于电压表示数小于灯泡额定电压，要测小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，应使滑动变阻器接入电路的阻值减小，故将滑片向A端移动，直到电压表示数为2.5V为止；
（6）由图3中的I-U图象知：灯泡额定电压U=2.5V时，对应的电流I=0.2A，则灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（7）根据已知电阻和灯泡的额定电压计算出灯泡正常发光时通过R的电流；
ABD、无论三个开关如何组合，都无法确定灯泡是否正常发光，故ABD不能测量出灯泡的额定功率；
C、当总开关与电流表上方开关闭合时，灯泡和R并联，电流表测量通过R的电流，移动滑片使得电流表的示数I_R=$\frac{{U}_{额}}{R}$；
当总开关与电流表左侧开关闭合时，灯泡和R并联，电流表测量干路电流I，则通过灯的电流I_L=I-I_R，则R_L=$\frac{{U}_{额}}{I-{I}_{R}}$，根据P=I²R即可求出灯泡的额定功率，故C可以测量灯泡正常发光时的电阻，故选C．
故答案为：（1）断开；0.6；（3）B；（4）灯泡断路；（5）2；A；（6）0.5；（7）C．

点评 此题是测定“小灯泡电功率”的实验，考查了电流表、电压表、滑动变阻器的连接，电流表量程的选择及电压表的读数，同时考查了图象的分析、电功率的计算以及分析电路图判断能不能测出灯泡正常发光时的电流是解题的关键；分析开关闭合与断开时电路的连接情况，综合性较强，难度较大．考查得很全面．