Question

在测定“小灯泡额定电功率”的实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω　1A”字样．如图是小亮同学没有连接完的实物电路．
（1）请将实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮）．
（2）实验中，小亮同学连接好电路后，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，且电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是________．
（3）故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一点，电压表的示数如图所示，为________V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________端滑动（选填“左”或“右”）．
（4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图所示，则小灯泡的额定功率是________W．
（5）若电源电压约为6V左右，电流表已损坏，再增加一个开关和一个已知电阻R，利用现有器材测出小灯泡的额定功率（电路只连一次，并考虑灯丝电阻受温度影响）．根据要求在虚线框内画出合适的电路图．

Answer 1

解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，则灯泡的额定电流为=0.25A＜0.6A，所以电流表选0～0.6A的量程，且与灯泡串联，注意电流从正接线柱流入负接线柱流出；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中．连接如下图所示：

（2）灯泡不亮、电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明灯泡二接线柱之间断路．
（3）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，灯泡两端的电压为2.2V，为测额定功率，灯两端电压应为2.5V，根据串联电路电阻的分压特点可知滑动变阻器分得的电压减小，接入电路的电阻减小，应向右移动滑片．
（4）当灯泡两端的电压为2.5V时，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以通过灯泡的电流为0.24A，
灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（5）定值电阻R、灯泡L、滑动变阻器串联，电压表和开关的连接如图所示：
闭合开关S₁、断开S₂，调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V；
然后保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，闭合开关S₂，断开S₁，测出定值电阻两端的电压；
根据欧姆定律和串联电路的特点求出电路中的电流，即为灯泡的额定电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率．

故答案为：（1）连接如上图所示；（2）灯泡二接线柱之间断路；（3）2.2；右；（4）0.6；（5）如上图所示．
分析：（1）根据欧姆定律求出灯泡的额定电流确定电流表的量程且与灯泡串联，连接时注意正负接线柱的连接；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中．
（2）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表并联的部分断路．
（3）由灯泡灯泡的额定电压可知电压表的量程并读出其大小，为使电压增加为2.5V，电阻的分压特点可知滑动变阻器接入电路电阻的变化，进一步确定滑片的移动方向．
（4）根据电流表的量程和分度值读出灯泡的额定电流，利用P=UI求出额定功率．
（5）没有电流表，利用电压表和定值电阻，一般设计成串联电路；先用电压表测出电源的电压，再调节滑动变阻器使灯泡正常工作时，测出定值电阻两端的电压，根据欧姆定律求出通过定值电阻的电流，即为通过灯泡的额定电流，根据P=UI即可求出灯泡的额定功率．
点评：本题考查了电流表量程的选择和连接以及读数、电压表的读数、滑动变阻器的连接和使用、电路故障的判断等，这些知识点是伏安法测功率中最常见的内容，也是常考的内容；难点是无电流表时利用串联电路的特点测灯泡额定功率电路图的设计．