Question

16．小明同学利用两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器（规格有“20Ω  1A”和“50Ω  0.5A”）等器材，测量标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率．
（1）小明按如图1所示连接电路，此时开关应处于断开状态．

（2）电路连接完成后，另一同学指出其中有一处连线错误，请在错误连线上打“×”，并用笔画线代替导线画上正确的连线．
（3）闭合开关前，滑片P应置于最右（选填“左”或“右”）端；闭合开关，移动变阻器的滑片P的过程中，观察到电流表有示数，小灯泡不亮，且电压表无示数，则可能出现的故障是灯泡短路．
（4）排除故障后闭合开关，多次改变滑片P的位置，测得多组电压、电流值，并据此绘出如图2所示的I-U图象．由图象可知，当移动滑片P使电压表示数如图3时，小灯泡的电阻为7.5Ω，为使小灯泡正常发光，滑片P应向左（选填“左”或“右”）端移动；小灯泡的额定功率是0.625W，所选滑动变阻器规格为20Ω 1A．

Answer 1

分析 （1）连接电路时应断开开关；
（2）本实验中电流表、灯泡和滑动变阻器应串联接入电路，电压表测灯泡两端电压，由此根据实物连接情况分析并改正；
（3）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或灯泡之外电路存在断路；电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说明与电压表并联电路断路了；
（4）由图3读出电压表示数，由图2图象读出此时灯泡电流，由R=$\frac{U}{I}$计算此时灯泡电阻；
灯泡要正常工作其电压应达到额定电压，根据串联电路的分压原理分析滑片的移动方向；
由图象读出灯泡正常发光时的电流，根据P=UI计算额定功率；
由串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时变阻器连入阻值从而确定变阻器规格．

解答 解：
（1）为了保护电路，连接电路时应断开开关；
（2）测小灯泡的额定功率的实验中，电流表、灯泡和滑动变阻器应串联接入电路，电压表测灯泡两端电压，由图1可知，电压表串联入电路，变阻器与灯泡并联了，修改情况如图所示：
；
（3）为保护电路，闭合开关前将滑动变阻器的滑片调到接入最大值右端；
闭合开关，电流表有示数，说明电路是通路，发现灯不亮，电压表无示数，故障的原因可能是：灯泡短路；
（4）由图3可知，电压表使用0-3V量程，分度值为0.1V，示数为1.5V．由图象可知此时通过灯泡的电流为0.2A，所以灯泡此时的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω；
为使灯泡正常发光，需使灯泡两端电压增大到额定电压2.5V，由串联电路的分压原理，需减小变阻器分得电压，由图可知滑片应向左移动；
由图象，灯泡电压2.5V正常发光，此时电流为0.25A，
所以灯泡的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W；
电源为2节干电池组成，电源电压为3V，
所以灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的阻值为：R_滑=$\frac{U-U额}{{I}_{额}}$=$\frac{3V-2.5V}{0.25A}$=2Ω，所以变阻器选用规格为20Ω 1A．
故答案为：
（1）断开；（2）见上图；（3）右；灯泡短路；（4）7.5；左；0.625；20Ω 1A．

点评 本题考查了实物连接、注意事项、电路故障分析、滑动变阻器的调节，连接实物图时，要注意电表量程的选择，滑动变阻器的接法，注意电表正负接线柱等问题．