Question

小明按照如圖所示的電路圖連接好電路，測(cè)量一只額定電壓為2.5V的燈泡的電功率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象如下表．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓表示數(shù)/v	電流表示數(shù)/A	燈泡亮度
1	1	0.2	較暗
2	2.5	/	正常發(fā)光
3	6	0	不發(fā)光

（1）閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到

右

端．
（2）如果實(shí)驗(yàn)過程電壓表示數(shù)突然變?yōu)?，而電流表示數(shù)不變，則發(fā)生斷路的是

電壓表

．
（3）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所用電源電壓約為

6

V．
（4）若小明手邊有“1.5A  50Ω”和“2.0A  20Ω”兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，“0～3V”和“0～15V”兩個(gè)量程的電壓表，上面實(shí)驗(yàn)中他選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為

1.5A 50Ω

，選用的電壓表量程為

0～15V

．
（5）由于小明粗心大意，沒有記錄燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)，于是他根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出燈泡電阻R=

U1

I1

=

1V

0.1A

=5Ω，再計(jì)算出燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)的功率P=

U 2 2

R

=

(2.5V)2

5Ω

=1.25W．則燈泡的額定功率

小于

（＞/=/＜）1.25W．
（6）若在實(shí)驗(yàn)過程中小明發(fā)現(xiàn)電流表已壞，但手邊還有一阻值已知為R₀的定值電阻和若干開關(guān)，不添加任何其它器材，請(qǐng)你在方框內(nèi)幫小明設(shè)計(jì)一個(gè)只接一次線就能測(cè)出燈泡額定功率的電路圖．

Answer 1

分析：（1）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值，根據(jù)電路圖確定滑片的位置；
（2）根據(jù)電路故障現(xiàn)象判斷電路斷路位置；
（3）第一次實(shí)驗(yàn)燈泡較暗，電流表有示數(shù)，但是太小，電路電流小，電路總電阻太大，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值太大，要使燈泡發(fā)光，增大電路電流，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，減小滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻，當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻減小到一定值時(shí)，電路電流增大，燈泡電壓增大，超過燈泡的額定電壓，燒斷燈絲，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)電源電壓．
（4）根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，U₁=1V，I₁=0.2A，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可求得滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_R=U-U₁，再利用
R=

U

I

可求得此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值，然后即可做出選擇．由電源電壓可確定電壓表的量程．
（5）因?yàn)闊襞蓦妷涸龃�，燈泡亮度增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻隨電壓的增大而增大．正常發(fā)光時(shí)的電阻大于第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的燈絲電阻，即：R＞5Ω．根據(jù)P=

U2

R

計(jì)算的額定功率偏大．
（6）本題可用伏阻法來測(cè)量小燈泡的額定功率，利用串聯(lián)電路中電流處處相等的特點(diǎn)，讓小燈泡與定值電阻R₀、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值使燈泡的電壓為U_L，再用電壓表測(cè)出此時(shí)定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律計(jì)算出電路中的電流，再計(jì)算燈泡的額定功率．

解答：解：（1）由電路圖可知，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到右端，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大．
（2）如果實(shí)驗(yàn)過程電壓表示數(shù)突然變?yōu)?，可能是電壓表斷路或與電壓表并聯(lián)的燈泡短路；
電流表示數(shù)不變，說明電路總電阻不變，燈泡不可能短路，電路故障是斷路，發(fā)生斷路的是電壓表．
（3）第一次實(shí)驗(yàn)燈泡較暗，是因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器連入電路電阻較大，使電路總電阻較大，電路電流很小，不能使燈泡發(fā)光．這時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，減小電路總電阻，增大電路電流，使燈泡發(fā)光．當(dāng)電路電流增大到一定程度，燈泡電壓增大，超過燈泡的額定電壓時(shí)，燈泡的燈絲被燒斷，電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源電壓，所以電源電壓為6V．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，U₁=1V，I₁=0.2A，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_R=U-U₁=6V-1V=5V．
∵I=

U

R

，∴此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值R=

UR

I

=

5V

0.2A

=25Ω，顯然“2.0A 20Ω”規(guī)格的滑動(dòng)變阻器不可以，所以他選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為1.5A 50Ω；由電源電壓示數(shù)為6V可知，所選用的電壓表量程為0～15V．
（5）∵I=

U

R

，∴第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出燈泡電阻R=

U1

I1

=

1V

0.2A

=5Ω；隨燈泡兩端電壓增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大，當(dāng)燈泡電壓是2.5V時(shí)，燈絲電阻R＞5Ω，再計(jì)算出燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)的功率P=

U 2 2

R

=

(2.5V)2

5Ω

=1.25W，此時(shí)計(jì)算的額定功率偏大，所以燈泡的額定功率小于1.25W．
（6）利用伏阻法來測(cè)量小燈泡的額定功率．用導(dǎo)線把燈泡、定值電阻、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電源串聯(lián)，兩電壓表分別與燈和定值電阻并聯(lián)．實(shí)驗(yàn)電路圖如下圖所示．

故答案為：（1）右；（2）電壓表；（3）6；（4）1.5A 50Ω；0～15V；（5）小于；（6）如圖所示．

點(diǎn)評(píng)：本題從給定的表格中分析電路正確連接后，燈泡不發(fā)光的原因；燈絲燒斷，判斷電源電壓；燈絲電阻與溫度的關(guān)系；正確計(jì)算額定功率的方法；已知條件都包含在表格中，需要學(xué)生從表格中搜尋信息，這是關(guān)鍵．本題形式新穎，有一定難度，屬于難題．