Question

【题目】小庆同学想测定小灯泡的额定功率，他选用了以下器材：标有“2.5V”字样的小灯泡（正常工作电流约0.3A），电源为6V且不变，量程为“0～0.6A”与“0～3A”的电流表，量程为“0～3V”与“0～15V”的电压表，开关，导线若干，以及三种规格的滑动变阻器（分别标有“10Ω 1A”、“20Ω 0.5A”、“50Ω 0.2A”字样）。

（1）通过估算，小庆同学应选择标有_______________字样的滑动变阻器；

（2）请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整________；

（3）连接好电路后，闭合开关，小庆同学发现无论怎样移动滑动变阻器滑片P，小灯泡都不发光，此时电压表示数为零，但电流表有示数，则故障为____________；

A．灯泡断路 B．灯泡短路 C．变阻器断路 D．变阻器短路

（4）排除故障后，闭合开关，电压表示数为1.8V，此时应将滑片P向_____（选填“A”或“B”）端移动到合适位置，读出电流表示数，即可算出额定功率。老师告诉小庆，电压表工作时内部其实有微弱的电流流过，由此可知所测额定功率偏_____（选填“大”或“小”）。

（5）同组的小佳同学打算只利用一只电表和增加一个阻值为10Ω的电阻R0，来测量小灯泡的额定功率。她设计了甲、乙两种不同方案的电路图，以下判断正确的是（_______）

A．两种方案都能 B．两种方案都不能

C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能

Answer 1

【答案】 20Ω 0.5A 略 B B 大 B

【解析】（1）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压U滑 =U-UL =6V-2.5V=3.5V，因为I=U/R，所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为R_滑 =U滑/I=3.5V/0.3A≈11.7Ω，灯泡正常发光时的电流约为0.3A，则滑动变阻器应选：“20Ω 0.5A”；

（2）由电路图知，滑动变阻器、灯泡、电流表组成一个串联电路，滑动变阻器一上一下接入电，如图所示：

（3）电压表无示数，说明灯泡两端无电压，灯泡也不发光，电流表有示数，则可能与电压表并联的灯泡短路造成，故选B；

（4）灯在额定电压下正常发光，排除电路故障后，闭合开关，移动滑片P到某位置时，电压表的示数为1.8V小于灯的额定电压，若想测量小灯泡的额定功率应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器分得的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，应将滑片P向B端移动，使电压表的示数为2.5V；通过灯的电流为IL ，电压表工作时，其实内部有微弱电流IV 通过，根据并联电路电流的特点，电流表的示数I=IL +IV ，测量时，小灯泡的额定电功率PL=UL ×I，而灯正常发光时的实际功率P=UL ×IL ，所以，PL ＞P，即所测量的额定功率偏大；

（5）图甲中，无论S接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光，甲方案不能测定小灯泡的额定电功率；乙方案中，R0 、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测定值电阻的电压，S接b时测灯和定值电阻的总电压，都无法确定小灯泡是否正常发光，乙方案不能测定小灯泡的额定电功率，所以，两种方案都不能测出小灯泡的额定功率，故选B。