Question

【題目】小慶同學想測定小燈泡的額定功率，他選用了以下器材：標有“2.5V”字樣的小燈泡（正常工作電流約0.3A），電源為6V且不變，量程為“0～0.6A”與“0～3A”的電流表，量程為“0～3V”與“0～15V”的電壓表，開關，導線若干，以及三種規格的滑動變阻器（分別標有“10Ω 1A”、“20Ω 0.5A”、“50Ω 0.2A”字樣）。

（1）通過估算，小慶同學應選擇標有_______________字樣的滑動變阻器；

（2）請用筆畫線代替導線將實物電路圖連接完整________；

（3）連接好電路后，閉合開關，小慶同學發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片P，小燈泡都不發光，此時電壓表示數為零，但電流表有示數，則故障為____________；

A．燈泡斷路 B．燈泡短路 C．變阻器斷路 D．變阻器短路

（4）排除故障后，閉合開關，電壓表示數為1.8V，此時應將滑片P向_____（選填“A”或“B”）端移動到合適位置，讀出電流表示數，即可算出額定功率。老師告訴小慶，電壓表工作時內部其實有微弱的電流流過，由此可知所測額定功率偏_____（選填“大”或“小”）。

（5）同組的小佳同學打算只利用一只電表和增加一個阻值為10Ω的電阻R0，來測量小燈泡的額定功率。她設計了甲、乙兩種不同方案的電路圖，以下判斷正確的是（_______）

A．兩種方案都能 B．兩種方案都不能

C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能

Answer 1

【答案】 20Ω 0.5A 略 B B 大 B

【解析】（1）燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端電壓U滑 =U-UL =6V-2.5V=3.5V，因為I=U/R，所以此時滑動變阻器接入電路的阻值為R_滑 =U滑/I=3.5V/0.3A≈11.7Ω，燈泡正常發光時的電流約為0.3A，則滑動變阻器應選：“20Ω 0.5A”；

（2）由電路圖知，滑動變阻器、燈泡、電流表組成一個串聯電路，滑動變阻器一上一下接入電，如圖所示：

（3）電壓表無示數，說明燈泡兩端無電壓，燈泡也不發光，電流表有示數，則可能與電壓表并聯的燈泡短路造成，故選B；

（4）燈在額定電壓下正常發光，排除電路故障后，閉合開關，移動滑片P到某位置時，電壓表的示數為1.8V小于燈的額定電壓，若想測量小燈泡的額定功率應增大燈的電壓，根據串聯電路電壓的規律，應減小變阻器分得的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，應將滑片P向B端移動，使電壓表的示數為2.5V；通過燈的電流為IL ，電壓表工作時，其實內部有微弱電流IV 通過，根據并聯電路電流的特點，電流表的示數I=IL +IV ，測量時，小燈泡的額定電功率PL=UL ×I，而燈正常發光時的實際功率P=UL ×IL ，所以，PL ＞P，即所測量的額定功率偏大；

（5）圖甲中，無論S接a還是接b都無法得知小燈泡是否正常發光，甲方案不能測定小燈泡的額定電功率；乙方案中，R0 、小燈泡、變阻器三者串聯，S接a時，電壓表測定值電阻的電壓，S接b時測燈和定值電阻的總電壓，都無法確定小燈泡是否正常發光，乙方案不能測定小燈泡的額定電功率，所以，兩種方案都不能測出小燈泡的額定功率，故選B。