Question

5．小明在測(cè)定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源為兩節(jié)干電池串聯(lián)，小燈泡的額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．
（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，替小明將圖甲中的實(shí)物電路連接完整．

（2）閉合開(kāi)關(guān)前，圖甲滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于A（選填“A”或“B”）端．
（3）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P滑到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電壓為2.2V，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓的示數(shù)為2.5V．
（4）某同學(xué)移動(dòng)滑片P記下多組對(duì)應(yīng)電壓表和電流表的示數(shù)，繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)信息可算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（5）若在實(shí)驗(yàn)中連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，則原因可能是燈泡斷路（寫(xiě)一種即可）．
（6）小花在測(cè)量過(guò)程中，若電壓表不慎損壞，她設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路，也測(cè)出了該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率，其中定值電阻R=25Ω，她的操作如下：①只閉合開(kāi)關(guān)S和S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為I₁=0.1A；②閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不動(dòng)，讀出電流表示數(shù)為I₂
③小燈泡功率的表達(dá)式為P_額=U_額（I₂-I₁）（用符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中電流表和滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中，由燈泡正常發(fā)電流確定電流表量程；
（2）閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于最大值處；
（3）由圖乙讀出電壓表示數(shù)，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓應(yīng)等于其額定電壓，由此分析滑片的移動(dòng)方向；
（4）由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時(shí)通過(guò)燈泡的電流，由P=UI計(jì)算小燈泡的額定功率；
（5）小燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電路可能出現(xiàn)了斷路，根據(jù)電壓表有示數(shù)分析判斷故障原因；
（6）由電路圖可知，電路中無(wú)電壓表，只有電流表；要測(cè)2.5V的小燈泡L的額定，可根據(jù)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等進(jìn)行設(shè)計(jì)電路；即調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，使R與電流表示數(shù)的乘積為2.5V，再用電流表測(cè)出干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過(guò)燈泡的電流，最后利用P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）測(cè)定小燈泡的額定功率的實(shí)驗(yàn)中，電流表、滑動(dòng)變阻器應(yīng)（一上一下）串聯(lián)在電路中，燈泡正常工作電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程．如圖所示：

（2）為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于最大值A(chǔ)端；
（3）由圖乙知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，此時(shí)燈泡電壓為2.2V，低于其額定電壓，為使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)增大燈泡電壓，由串聯(lián)電路的分壓原理知，應(yīng)減小變阻器連入電路的阻值，即滑片向B端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（4）由圖象知，燈泡電壓為2.5V時(shí)通過(guò)燈泡的電流為0.2A，
小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）小燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電路可能出現(xiàn)了斷路，電壓表有示數(shù)說(shuō)明電壓表到電源間是通路，所以故障原因可能是燈泡斷路了；
（6）由實(shí)驗(yàn)電路圖可知，測(cè)量步驟：
①閉合開(kāi)關(guān)S和S₂，斷開(kāi)S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使R，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{{U}_{額}}{R}$$\frac{2.5V}{25Ω}$=0.1A；
②閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器的阻值不變，記錄此時(shí)電流表的示數(shù)為I₂；
③通過(guò)燈泡的電流I_L=I₂-I₁，則燈泡L的額定功率P=U_額（I₂-I₁）．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）A；（3）2.2；B；（4）0.5；（5）小燈泡斷路；（6）0.1；U_額（I₂-I₁）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路連接和實(shí)驗(yàn)操作、電表的讀數(shù)以及電功率的計(jì)算等，要注意測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，一般根據(jù)伏安法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若無(wú)電流表可根據(jù)串聯(lián)電流的電流特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；若無(wú)電壓表可根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．