Question

15．在“測定小燈泡的額定電功率”的實驗中，小明同學(xué)選用的小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為8Ω，滑動變阻器的最大阻值為10Ω．

（1）為順利完成實驗，現(xiàn)有電壓為4.5V和6V的兩電池組可供選擇，則A．
A．只能選擇4.5V的電池組      B．只能選擇6V的電池組
C．兩電池組均可選用          D．須將其變成10.5V的電池組使用
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實物電路連接完整．
（3）為測小燈泡的額定功率，移動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表示數(shù)如圖丙所示，其值為0.28A，小燈泡的額定功率為0.7W．
（4）小明在實驗時，不小心將電流表損壞，由于沒有多余的電流表更換，老師取走電流表，并拿來一個電阻箱代替滑動變阻器接在原電路中（不改變電路結(jié)構(gòu)）．
①閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電壓表的示數(shù)等于電源電壓，則故障的原因可能是燈泡斷路（短路/斷路）；
②排除故障后，當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時，電阻箱接入電路的阻值為R₀，則計算小燈泡額定功率的表達(dá)式為P=$\frac{5}{{R}_{0}}$（電源電壓恒定不變）．

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓，然后選擇電源；
（2）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表量程，根據(jù)圖甲所示電路圖連接實物電路圖；
（3）根據(jù)圖丙所示電流表確定電流表分度值，讀出電流表示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
（4）①電壓表的示數(shù)等于電源電壓，說明電壓表串聯(lián)在電路中測電源的電壓，即電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br />②由題意可知，電阻箱與燈泡串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時電阻箱兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI得出小燈泡額定功率的表達(dá)式．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，此時滑動變阻器兩端的最大電壓U_滑=IR_滑最大=0.3125A×10Ω=3.125V，電源最大電壓U=U_L+U_滑最大=2.5V+3.125V=5.625V＜6V，要順利完成實驗，應(yīng)選擇4.5V的電源，故選A．
（2）燈泡額定電壓為2.5V，電壓表應(yīng)選0～3V量程，燈泡正常發(fā)光時的電流約為0.31A，電流表應(yīng)選0～0.6A量程，把電流表、燈泡、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示．
（3）要測小燈泡的額定功率，燈泡電壓必須等于額定電壓2.5V；
電流表量程為0～0.6A，由圖丙所示電流表可知其分度值為0.02A，示數(shù)為0.28A，則燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（4）①燈泡不發(fā)光，電壓表的示數(shù)等于電源電壓說明電壓表串聯(lián)在電路中測電源的電壓，即電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
②當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時，
電阻箱兩端的電壓U_電阻箱=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
電路中的電流I=$\frac{{U}_{電阻箱}}{{R}_{0}}$=$\frac{2}{{R}_{0}}$，
燈泡的額定功率P=U_LI=2.5×$\frac{2}{{R}_{0}}$=$\frac{5}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）A；（2）見右圖；（3）2.5；0.28；0.7；（4）①斷路；②P=$\frac{5}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查了“測定小燈泡的電功率”的實驗，涉及到了電源的選擇、電流表和電壓表量程的選擇、實物電路圖的連接、電路故障的判斷、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用等，綜合強，給解題帶來了困難．