Question

6．小滿同學做測定“小燈泡的額定電功率”實驗時所用器材有：電壓為6V的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡（小燈泡的額定功率小于1W）、滑動變阻器（50Ω1A），以及符合實驗要求的電表、開關和導線若干．如圖甲是小滿同學沒有連接完整的電路．

（1）本實驗的實驗原理是P=UI．
（2）請你用筆畫線代替導線，將圖所示的電路連接完整．
（3）小滿同學連好電路后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，發現小燈泡始終不亮，電壓表有示數，電流表無示數，則故障可能是燈泡斷路（寫出一種即可）．
（4）小滿同學排除故障后閉合開關，移動滑動變阻器滑片的同時，眼睛應注視B（選填序號）．
A．小燈泡亮度　　　B．電壓表示數　　　C．電流表示數　　　D．滑動變阻器滑片
（5）小滿同學移動滑動變阻器滑片到某處時，電壓表的示數為2.2V，要測量小燈泡的額定功率是，應將滑片P向右端移動（選填“左”或“右“）．當小燈泡正常發光時，電流表示數如圖（乙）所示，則小燈泡的額定功率是0.5W．此時，小燈泡正常發光時的電阻是12.5Ω．
（6）小滿利用該電路探究電流跟電阻的關系，他將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表示數始終為如圖（丙）所示，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數，若不更換其他器材，為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）測電功率的實驗原理P=UI；
（2）根據燈的額定電壓確定電壓表量程的選擇，將電壓表并聯在燈的兩端；變阻器接線柱按一上一下的原則與燈串聯接入電路中；
（3）移動滑動變阻器滑片P，發現小燈泡始終不亮，電流表無示數，說明電路可能為斷路；電壓表有示數則說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的部分之處是完好的，故障可能是與電壓表并聯的燈泡斷路了；
（4）電流隨電壓的變化而變化；
（5）比較電壓表示數與額定電壓的大小，根據串聯電路電壓的特點和分壓原理確定滑片移動的方向，根據P=UI求燈的額定功率；根據歐姆定律求燈的電阻大小；
（6）根據串聯電路電壓的規律和分壓原理確定更換的電阻阻值不能夠大于多少．

解答 解：（1）測電功率的實驗原理P=UI；
（2）燈的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用小量程，并聯在燈的兩端；燈與電流串聯，變阻器接線柱按一上一下的原則與燈串聯接入電路中，如下圖所示；

（3）小滿同學連好電路后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，發現小燈泡始終不亮，電壓表有示數，電流表無示數，則故障可能是燈泡斷路；
（4）因電流隨電壓的變化而變化，所以眼睛應注視電壓表示數；
（5）電壓表的示數為2.2V小于燈的額定電壓，要測燈的額定功率，燈的電壓應為2.5V，所以應增加燈的電壓減小變阻器分得的電壓，根據分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片右移動，直到電壓表示數為2.5V；
圖乙中電流表小量程分度值為0.02A，示數為0.2A，燈的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；燈的電阻
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（6）圖丙中，電壓表小量程分度值為0.1V，示數為2V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓為6V-2V=4V；定值電阻的電壓為變阻器電壓的$\frac{2V}{4V}=\frac{1}{2}$，根據分壓原理，定值電阻的阻值大小為變阻器連入電路中的阻值的$\frac{1}{2}$，因滑動變阻器的最大阻值為50Ω，所以定值電阻的最大值為$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即更換的定值電阻阻值不能大于25Ω．
故答案為：（1）P=UI；
（2）如上圖所示；
（3）燈泡斷路；
（4）B；
（5）右；0.5；12.5；
（6）25．

點評 本題測燈的電功率，考查實驗原理、電路的連接、故障的分析，操作過程、額定功率及電阻的計算和，同時也考查了研究電流與電阻的關系實驗中對器材的要求及控制變量法的運用支，綜合性較強．