Question

一只小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時的電流約為0.3A．小雨同學(xué)想測量這個小燈泡的額定功率，實驗室中有如下器材：一個電壓表、一個電流表、一個開關(guān)，電壓為6V的電源，滑動變阻器，導(dǎo)線若干．


（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖1電路連接完整．
（2）電路正確連接后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，出現(xiàn)這一故障的原因可能是

 

．
（3）排除故障后，進行了三次測量，測量數(shù)據(jù)如下表．當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖2所示，此時電流為

 

A；小燈泡的額定功率為

 

W．

電壓U/V	1	2.5	2.8
電流I/A	0.18		0.28

（4）利用所給器材，該實驗裝置

 

（選填“能”或“不能”）用來驗證歐姆定律中的電流與電壓的關(guān)系．
（5）完成上述實驗后，小雨用了一個已知阻值為R₀的電阻和一個單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實驗器材，設(shè)計了如圖3所示的電路，也測出了燈泡的額定功率．請完成下列實驗步驟：
①閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點

 

（選填“1”或“2”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為

 

V；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點

 

（選填“1”或“2”），保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)U；
③燈泡額定功率的表達式為P_額=

 

（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程，把開關(guān)、燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，注意滑動變阻器的接法．
（2）電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因．
（3）確定電流表的量程、最小分度值，由圖讀出電流表的示數(shù)；根據(jù)公式P=UI求出小燈泡的功率；
（4）要驗證歐姆定律中的電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)保持電阻阻值不變，但小燈泡的電阻隨燈泡兩端電壓的變化而變化，所以利用此實驗裝置不能用來驗證歐姆定律中的電流與電壓的關(guān)系．
（5）當(dāng)燈泡兩端電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光，因此先讓電壓表測量燈泡兩端電壓，使燈泡正常發(fā)光，然后測量出燈泡和定值電阻兩端的電壓，再結(jié)合串聯(lián)電路的特點和歐姆定律求出電路中的電流，最后根據(jù)P=UI表示出燈泡的額定功率．

解答：解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A，所以電流表選擇0～0.6A的量程，開關(guān)、燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示：

（2）電路正確連接后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路；電壓表有示數(shù)，說明在電壓表兩接線柱與電源相連，故電路故障為燈泡斷路．
（3）由圖知，電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.26A，則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（4）要驗證歐姆定律中的電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)保持電阻阻值不變，但小燈泡的電阻隨燈泡兩端電壓的變化而變化，所以利用此實驗裝置不能用來驗證歐姆定律中的電流與電壓的關(guān)系．
（5）①閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點2，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點1，保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)U，由于串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以燈泡正常發(fā)光時，定值電阻R₀兩端的電壓為U-2.5V，由歐姆定律可得，此時通過燈泡的電流：I=

U-2.5V

R0

；
③燈泡額定功率的表達式：P_額=

2.5V×(U-2.5V)

R0

．
故答案為：（2）燈泡斷路；（3）0.26；0.65；（4）不能；（5）2；2.5；1；

2.5V×(U-2.5V)

R0

．

點評：本題考查了實物電路的連接、故障分析、電流表讀數(shù)、額定功率的計算以及實驗步驟的設(shè)計等問題；（5）有一定的難度，要根據(jù)測量小燈泡功率的原理以及串聯(lián)電路的特點完成實驗步驟．