Question

18．采用如圖甲所示的電路進(jìn)行“測量小燈泡的電功率”實驗，其中電源由兩節(jié)干電池提供，已知小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）電路連接好后如圖甲所示，先將滑動變阻器的滑片P移到最右（左/右）端，再閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因是小燈泡短路（小燈泡斷路/小燈泡短路）．
（2）故障排除后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P到某處時，電壓表示數(shù)為2V，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向左（左/右）端移動，使電壓表示數(shù)為2.5V，此時電流表指針位置如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為1.25W，同時還可求出小燈泡正常發(fā)光時的電阻為5Ω．
（3）若此實驗中電流表壞了，為了測出小燈泡的額定功率，小組同學(xué)們增加了一個R₀=5Ω的定值電阻，設(shè)計了如圖丙所示的電路和如下實驗方案：
①調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓；
②保持滑片位置不變，只將電壓表a點改接到c點，測出定值電阻R₀兩端的電壓U₀；
③通過計算，可先求出電路中的電流I，就可得到小燈泡的額定功率P．
請你指出該設(shè)計方案中存在的兩個問題：無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光：只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負(fù)接線柱接反．

Answer 1

分析 （1）電路連接好后，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P移到最大值處；電流表有示數(shù)，電路是通路，再根據(jù)小燈泡不亮，電壓表示數(shù)情況分析判斷故障的原因；
（2）根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的關(guān)系確定滑動變阻器滑片的移動方向，移動滑動變阻器滑片知道電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓為止；根據(jù)圖示確定電流表的量程、最小分度值，讀出電流表的示數(shù)；然后根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；最后由歐姆定律求出燈泡阻值；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的特點分析燈泡是否能夠正常發(fā)光；電壓表并聯(lián)在電路中，電流應(yīng)從正接線柱流入，負(fù)接線柱流出．

解答 解：
（1）為了保護(hù)電路，電路連接好后，應(yīng)先將滑動變阻器的滑片P移到最大值右端；
閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，但發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因可能是小燈泡短路；
（4）電壓表示數(shù)2V時，燈泡兩端電壓小于燈泡額定電壓，要測燈泡額定功率應(yīng)向左移動滑動變阻器的滑片，減小滑動變阻器分得電壓，以增大燈泡電壓等于燈泡額定電壓2.5V為止；
由圖乙知，電流表的量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.5A，
則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.5A=1.25W；
此時燈泡電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（3）由題意知，電源電壓約為3V，燈泡正常發(fā)光時電阻為5Ω，
當(dāng)變阻器電阻為零時，設(shè)燈泡兩端的電壓為U_L，根據(jù)串聯(lián)電路電流相等的特點有：$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$，
即：$\frac{{U}_{L}}{5Ω}$=$\frac{3V-{U}_{L}}{5Ω}$，
解得：U_L=1.5V，所以無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；
保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．
故答案為：
（1）右；小燈泡短路；
（2）左；1.25；5；
（3）無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負(fù)接線柱接反．

點評 本題考查了連接電路的注意事項、電路故障分析、電表讀數(shù)、求燈泡功率及燈泡電阻，還考查了對實驗設(shè)計的分析，涉及的內(nèi)容較多，關(guān)鍵掌握測量的原理．