Question

6．在做測量小燈泡電功率的實驗，所用小燈泡額定電壓為2.5V，額定功率不超過1.5W．

（1）小明和小紅先用伏安法測小燈泡的額定功率，他們連好的部分電路如圖1所示，請你用筆畫線代替導線，將圖中的實物電路連接完整．
（2）小明在實驗中連接好電路，閉合開關后，移動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后，小明同學閉合開關移動滑片P到某一點時發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表情況如圖2所示，此時小燈泡的實際電流是0.42A，此時小燈泡的亮度較暗（選填“正�！�、“較亮”或“較暗”），要想測出小燈泡的額定功率需要把滑片向B端移動（選填“A”或“B”）．
（4）小明和小紅嘗試用其他方法測該小燈泡的額定功率，他們設計的電路如圖3所示，請你把他們的實驗步驟補充完整，并根據(jù)他們的實驗數(shù)據(jù)計算出小燈泡額定功率的大�。�電源電壓保持不變）．
a：閉合開關S和S₂，滑片移動到最左端，選擇電壓表合適量程，讀出電壓表示數(shù)為4.5V．
b：閉合開關S和S₁，選擇電壓表的合適量程，移動滑片直到電壓表示數(shù)為小燈泡額定電壓2.5V．
c：保持滑片位置不變，閉合開關S和S₂，讀出此時電壓表示數(shù)為2.7V，則可知小燈泡的額定功率大小是1.25W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=UI判斷燈泡額定電流的大約值，然后確定電流表的量程；根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程；將燈泡與電流表串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（2）電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路，然后根據(jù)電壓表有無示數(shù)判斷電路具體故障的位置；
（3）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)；根據(jù)電路電流的變化確定滑動變阻器接入電路阻值的變化，從而確定滑片移動的方向；
（4）以電源電壓為等價列關系式求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后求出燈泡正常發(fā)光的電流，最后根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）由P=UI可知，燈泡的額定電流約為：I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.5W}{2.5V}$=0.6A，因此電流表量程選擇0～0.6A；燈泡的額定電壓為2.5V，因此電壓表的量程選擇0～3V；
將燈泡與電流表串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；如下圖所示：

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為燈泡斷路；
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.42A；
由于電路電流小于燈泡的額定電流，因此滑動變阻器接入電路的阻值需減小，故將滑片向B端移動；
（4）閉合開關S和S₂，滑片移動到最左端，電壓表測量電源電壓，則電源電壓為4.5V；
當斷開開關S₂，閉合開關S、S₁時，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可得：
U=U_L+U_R，即：4.5V=2.5V+IR-----①
保持滑片位置不變，斷開開關S₁、同時閉合開關S、S₂時，滑動變阻器與電阻R₀串聯(lián)，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可得：
U=U₀+U_R′，即：U=U₀+I₀R，
所以，4.5V=2.7V+$\frac{2.7V}{6Ω}$×R-----②
解①②可得，R=4Ω；I=0.5A；
則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案為：（1）見上圖；  （2）燈泡斷路；（3）0.42；較暗； B；（4）S和S₂；1.25．

點評 本題考查了連接實物電路圖、滑動變阻器調(diào)節(jié)、電表讀數(shù)、求燈泡額定功率、完善實驗步驟等問題，對電表讀數(shù)時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．