Question

（10分）一只小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時的電流約為0.3A．小雨同學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，電壓為6V的電源，滑動變阻器，導線若干．

（1）請你用筆畫線代替導線，將電路連接完整．（2分）
（2）電路正確連接后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數，出現這一故障的原因可能是     ．
（3）排除故障后，進行了三次測量，測量數據如下表．當小燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，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，借助部分現有的實驗器材，設計了如圖所示的電路，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S_l，將S₂撥到觸點       （選填“1”或 “2”），移動滑片，使電壓表的示數為        V；
②再將開關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

（1）如下圖，（2）燈斷路；（3）0.26A ， 0.65W；（4） 不能 ；（5）①2， 2.5， ② 1 ， ③

試題分析：（1）燈泡正常發光時的電流為0.3A，所以電流表選擇0～0.6A的量程，開關、燈泡、電流表串聯接入電路，電路圖如圖所示：

（2）電路正確連接后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表無示數，說明電路有斷路；電壓表有示數，說明在電壓表兩接線柱與電源相連形成通路，故電路故障為燈泡斷路．當燈泡斷路時，電壓表串聯在電路中，因為電壓表的內阻很大，所以電路中的電流會很小，電流表測不出。
（3）由圖知，電流表量程是0.6A，分度值是0.02A，電流表示數是0.26A，即燈泡的額定電壓是2.5V，額定電流是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系，應保持電阻阻值不變，但根據實驗數據發現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系．
（5）要測燈泡的額定功率就應該讓燈泡兩端的電壓等于額定電壓，使燈泡正常發光，因此先讓電壓表測量燈泡兩端電壓，調節滑動變阻器讓電壓表的示數為2.5V，使燈泡正常發光，然后在不改變電路連接的情況下，測出定值電阻兩端的電壓，再結合串聯電路的特點和歐姆定律求出電路中的電流，最后根據P=UI表示出燈泡的額定功率。具體方法是：①閉合開關S_l，將S₂撥到觸點2，移動滑片，使電壓表的示數為2.5V；②再將開關S₂撥到觸點1，保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數U，由于串聯電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以燈泡正常發光時，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=UI=（2.5V×(U?2.5V)）/R₀．