Question

在測量額定電壓為2.5V的小燈泡電功率的實驗中，電路如圖甲所示，
（1）某同學(xué)正確連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)等于電源電壓，其故障可能是________．
（2）排除故障后，移動滑片P到某一位置時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，若要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向________（選填“A”或“B”）端移動．　
（3）移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是________W．
（4）若電流表的壞了，實驗桌上還有單刀單擲開關(guān)若干，阻值為1Ω、2Ω、5Ω、10Ω的定值電阻各一個，可供使用，應(yīng)該選擇________Ω的電阻，測量該小燈泡的額定功率，請畫出電路圖，并寫出步驟及表達式（要求實驗測量中不拆接電路）
簡要實驗步驟：________
表達式：P_額=________．

Answer 1

解：（1）正確連好電路后，閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路；電壓表示數(shù)約為電源電壓，說明電壓表與電源兩極相連，因此故障為燈泡斷路；
（2）電壓表使用0～3V量程，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減小，滑片向A端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（3）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，故小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
燈泡斷路；
（4）已知燈泡的額定電壓為2.5V，電壓電壓為3V，因此定值電阻兩端分得的最大電壓為0.5V，則定值電阻的最大阻值：R===1.67Ω，故選擇1Ω的定值電阻；
將R與燈泡串聯(lián)，電壓表測量燈泡兩端電壓以及燈泡和定值電阻的總電壓，電路圖如圖所示：

步驟為：①按電路圖連好電路．
②閉合開關(guān)S，將單刀雙擲開關(guān)撥至位置1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P使電壓表示數(shù)，2.5V．
③保持滑動變阻器滑片不動，將單刀雙擲開關(guān)撥至位置2，讀出電壓表示數(shù)U．
∴燈泡的額定功率P=U_額定I=2.5V×=2.5×（U-2.5）W．
故答案為：（1）燈泡斷路；（2）A；（3）0.75；（4）1；①按電路圖連好電路；②閉合開關(guān)S，將單刀雙擲開關(guān)撥至位置1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P使電壓表示數(shù)為2.5V；③保持滑動變阻器滑片不動，將單刀雙擲開關(guān)撥至位置2，讀出電壓表示數(shù)U；2.5×（U-2.5）W．
分析：（1）閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路；電壓表示數(shù)約為電源電壓，說明電壓表與電源兩極相連；
（2）根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓必須為2.5V，據(jù)此判斷電路電流和總電阻的變化從而確定滑動變阻器電阻的變化；
（3）從圖象中查得額定電壓下的額定電流，根據(jù)P=UI計算額定功率；
（4）已知燈泡的額定電壓為2.5V，電壓電壓為3V，因此定值電阻兩端分得的最大電壓為0.5V，根據(jù)R=求出選擇的定值電阻；在沒有電流表的情況下，可利用電壓表和定值電阻，一般設(shè)計成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測電阻．
點評：本題考查了電路故障、實驗過程中的注意事項、功率的計算、實驗電路設(shè)計、實驗步驟設(shè)計，有一定難度，知道實驗?zāi)康�、實驗原理是解題的關(guān)鍵．