Question

【題目】小明利用如圖1所示的電路測定小燈泡的額定功率。所用器材：額定電壓為2.5V的小燈泡、電池組（二節干電池串聯，電壓為3V）、電壓表一塊、滑動變阻器（10 2A）、定值電阻（R0=5）、開關三個和導線若干。

（1）用筆畫線代替導線，將圖2中的實物電路按照圖1所示的電路圖連接完整。

（_____________）

（2）閉合開關前，應將變阻器滑片滑到____________（選填“左”或“右”）。

（3）連接完電路后，小明只閉合S、S1時，移動滑片P，電壓表示數發生改變：只閉合S、S2時，移動滑片P，小燈泡不發光。于是小明用電壓表進行電路故障檢測，把電壓表并聯在某電路元件兩端，測試結果如下表所示。則電路中一定存在的故障是____________。（填寫序號）

測試元件	燈泡L	開關S2
電壓表	無示數	有示數

①燈泡L處斷路 ②燈泡L處短路 ③開關S2處斷路

（4）排除故障后，小明繼續實驗。

①只閉合S、S2，移動滑片P，使電壓表的示數為____________V

②只閉合S、S1，保持滑片P不動，讀出電壓表的示數為2.25V

③小燈泡的額定功率為____________W.

（5）當加在燈泡兩端的電壓為額定電壓的一半時，燈泡的際功率P實____________（選填“>”、“>”或“=”）P額

（拓展）小紅通過課外學習知道，干電池有一定的電阻，我們需要用它的“電壓U”和“電阻r”兩個物理量來描述它（如圖所示）于是小紅在小明完成步驟①后，將電壓表并聯在電池組兩端，保持滑片P的位置不變，只閉合S、S2時，讀出電壓表示數為2.55V，則小明實驗中所用電池組的電阻r是____________。

Answer 1

【答案】 右 ③ 2.5 0.75 ＞ 1.5

【解析】

（1）由電路圖可知，電壓表測并聯部分電路兩端的電壓，即測燈泡兩端的電壓，由于燈泡的額定電壓為2.5V＜3V，故只需將電壓表的“3”接線柱與開關S1的右接線柱連接即可，如圖所示：

（2）為了保護電路，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，即滑到右端；

（3）①若燈泡L處斷路，將電壓表與燈泡L并聯，只閉合S、S2時，則電壓表有示數且接近電源電壓，故①不符合題意；

②若燈泡L處短路，將電壓表與燈泡L并聯，只閉合S、S2時，則電壓表無示數，將電壓表與開關S2并聯，只閉合S、S2時，則電壓表仍然無示數，故②不符合題意；

③若開關S2處斷路，將電壓表與燈泡L并聯，只閉合S、S2時，則電壓表無示數，將電壓表與開關S2并聯，只閉合S、S2時，則電壓表有示數且接近電源電壓，故③符合題意；

（4）①只閉合S、S2，R與L串聯，電壓表測L兩端的電壓，移動滑片P，使電壓表示數U額=2.5V，此時燈泡L正常發光；

②只閉合S、S1，R與R0串聯，此時電壓表測R0兩端的電壓U0=2.25V，則有：，即：，解得：R滑=Ω；

③燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓：U滑′=U-U額=3V-2.5V=0.5V，

由歐姆定律和串聯電路電流規律得到此時電路中的電流：I= I滑==0.3A，

則小燈泡的額定功率：P額=U額I=2.5V×0.3A=0.75W；

（5）當電阻不變時，由P=可知，電壓變為原來的一半，功率變為原來的四分之一，由于燈泡的電阻是變化的，當電壓減小時，功率減小，電阻也減小，故當小燈泡兩端的實際電壓為額定電壓一半時，由P=可知，小燈泡的實際功率P實＞P額。

【拓展】

由第（4）問可知，小燈泡正常發光時電路中的電流I=0.3A，將電壓表并聯在電池組兩端，其測量滑動變阻器和燈泡的總電壓U′＝2.55V，則電池電阻兩端的電壓：Ur=U-U′＝3V-2.55V=0.45V，所以，所用電池組的電阻：r==1.5Ω。