Question

12．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）．

（1）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（2）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B．
A．“15Ω　　0.5A”的滑动变阻器　　　　B．“20Ω　　0.5A”的滑动变阻器
（3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是灯泡断路．
（4）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是2.2V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向B端移动（填“A”或“B”）．
（5）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示．分析图象可知：该小灯泡正常发光时的电阻是10Ω；额定功率为0.625W．

Answer 1

分析 （1）由欧姆定律求出灯的额定电流，确定电流表选用小量程与灯串联；
（2）由小灯泡的额定电压为2.5V，由串联电路电压的规律得出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出变阻器连入电路中的电阻，考虑到电流因素，确定选用的滑动变阻器；
（3）若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路；电压表有示数接，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了；
（4）灯在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；
（5）灯在额定电压下正常发光，由图得出灯额定觉电压下的电流，根据欧姆定律和P=UI求灯正常发光时的电阻和电功率．

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻约为12Ω，由欧姆定律，灯的额定电流：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，
电流表选用小量程与灯串联，如下所示：

（2）其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，灯正常发光时，由串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U_滑=6V-2.5V=3.5V，
变阻器的电压是灯的电压的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻：
R_滑=1.4×12Ω=16.8Ω＞15Ω，考虑到电流因素，故选用“20Ω　　0.5A”的B滑动变阻器；
（3）经分析，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是：灯泡断路；
（4）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向B移动，直到电压表示数为额定电压2.5V；
（5）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，由图可知，灯的电压为2.5V时，通过的电流为0.25A，由欧姆定律I=$\frac{U}{R}$，该小灯泡正常发光时的电阻是：
R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
额定功率为：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案为：（1）如上所示；（2）B；（3）灯泡断路；（4）2.2；B；（5）10；0.625．

点评 本题测定小灯泡的电功率，考查电路的连接、器材的选择、故障分析、操作过程及电阻和功率的计算．