Question

在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，
（1）某同学正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数等于电源电压，其故障可能是________．
（2）排除故障后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动．　
（3）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是________W．
（4）若电流表的坏了，实验桌上还有单刀单掷开关若干，阻值为1Ω、2Ω、5Ω、10Ω的定值电阻各一个，可供使用，应该选择________Ω的电阻，测量该小灯泡的额定功率，请画出电路图，并写出步骤及表达式（要求实验测量中不拆接电路）
简要实验步骤：________
表达式：P_额=________．

Answer 1

解：（1）正确连好电路后，闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，说明电路存在断路；电压表示数约为电源电压，说明电压表与电源两极相连，因此故障为灯泡断路；
（2）电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V．
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向A端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.3A，故小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
灯泡断路；
（4）已知灯泡的额定电压为2.5V，电压电压为3V，因此定值电阻两端分得的最大电压为0.5V，则定值电阻的最大阻值：R===1.67Ω，故选择1Ω的定值电阻；
将R与灯泡串联，电压表测量灯泡两端电压以及灯泡和定值电阻的总电压，电路图如图所示：

步骤为：①按电路图连好电路．
②闭合开关S，将单刀双掷开关拨至位置1，调节滑动变阻器的滑片P使电压表示数，2.5V．
③保持滑动变阻器滑片不动，将单刀双掷开关拨至位置2，读出电压表示数U．
∴灯泡的额定功率P=U_额定I=2.5V×=2.5×（U-2.5）W．
故答案为：（1）灯泡断路；（2）A；（3）0.75；（4）1；①按电路图连好电路；②闭合开关S，将单刀双掷开关拨至位置1，调节滑动变阻器的滑片P使电压表示数为2.5V；③保持滑动变阻器滑片不动，将单刀双掷开关拨至位置2，读出电压表示数U；2.5×（U-2.5）W．
分析：（1）闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，说明电路存在断路；电压表示数约为电源电压，说明电压表与电源两极相连；
（2）根据电压表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表的示数，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压必须为2.5V，据此判断电路电流和总电阻的变化从而确定滑动变阻器电阻的变化；
（3）从图象中查得额定电压下的额定电流，根据P=UI计算额定功率；
（4）已知灯泡的额定电压为2.5V，电压电压为3V，因此定值电阻两端分得的最大电压为0.5V，根据R=求出选择的定值电阻；在没有电流表的情况下，可利用电压表和定值电阻，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出被测电阻．
点评：本题考查了电路故障、实验过程中的注意事项、功率的计算、实验电路设计、实验步骤设计，有一定难度，知道实验目的、实验原理是解题的关键．