在“测量小灯泡的额定功率”实验中，实验室有如下器材：电源（输出电压恒为6V）、小灯泡（额定电压2.5V，电阻约为10Ω）、电压表（量程0～3V，0～15V）、电流表（量程0～0.6A，0～3A）、规格分别为R1“10Ω 1A”、R2“50Ω 0.5A”的滑动变阻器开关、导线若干。（1）小明设计了图乙所示的电路，请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接，他应选用规格为_____

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20047. （2021•高新一中•二模）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，实验室有如下器材：电源（输出电压恒为6V）、小灯泡（额定电压2.5V，电阻约为10Ω）、电压表（量程0～3V，0～15V）、电流表（量程0～0.6A，0～3A）、规格分别为R₁“10Ω 1A”、R₂“50Ω 0.5A”的滑动变阻器开关、导线若干。

（1）小明设计了图乙所示的电路，请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接，他应选用规格为______的滑动变阻器（选填“R₁”或“R₂”）。
（2）正确连接后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表和电流表均无示数，小明利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在A、E之间和A、F之间，电压表均有示数；接在C、F之间，电压表无示数，如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是__________（选填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”）；
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡U﹣I图像如图丙所示，小灯泡的额定功率为________W。
（4）由图丙发现灯泡电阻是变化的，其电阻变化的原因是灯泡的________发生了变化。
（5）在没有电压表、只有电流表的情况下，如图丁所示，小明增加了一只10Ω的定值电阻R₀，并利用原有器材，也测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。步骤如下：
①按照如图丁所示的电路图正确连接实物电路；
②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数I₁为_______A时，灯泡正常发光；
③断开开关，保持________不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再闭合开关，读出电流表示数I₂；
④小灯泡额定功率的表达式为P_额＝_______。（表达式用I₁、I₂、R₀表示）

共享时间:2021-07-05 难度:5

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[解析]

解：（1）灯的额定电压2.5V，电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的电流约为I＝

＝

＝0.25A，故电流表选用小量程与灯串联，
变阻器按一上一下接入电路中，因为小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用小量程与灯泡并联，如下所示：

灯的额定电压为2.5V，所以，变阻器要分去6V﹣2.5V＝3.5V的电压，根据分压原理，

＝

，
滑动变阻器的阻值至少为：R_滑＝

×R_L＝

×10Ω＝14Ω，故应选用R₂“50Ω0.5A”的滑动变阻器；
（2）把电压表分别接在A、E之间电压表有示数，则A﹣电源﹣开关﹣电压表组成的电路是连通的，同理，接在A、F之间，电压表均有示数；A﹣电源﹣开关﹣灯﹣电压表组成的电路为通路；
而连接在C、F之间，电压表无示数，则可确定滑动变阻器断路；
（3）由图丙知当灯正常发光时，电路的电流为0.25A，
小灯泡的额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（4）灯泡的电阻是变化的，故说明灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（5）②小明增加了一只10Ω的定值电阻R₀，因当电流表示数为I₁＝

＝

＝0.25A时，R₀两端的电压一定为2.5V，
根据并联电路电压的特点，灯的电压为2.5V，灯一定正常发光，所以，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为0.25A时，灯泡正常发光；
③断开开关，保持变阻器滑片P的位置或变阻器接入电路的阻值不变，将电流表改接在所在灯支路中，此时电路的连接关系没有改变，只是电流表由原来测通过R的电流变为测通过灯的电流I₂，R与灯两端的电压与变阻器的电压均保持不变，灯仍正常发光，通过灯的电流I₂即为灯正常发光时的电流大小；
④小灯泡额定功率的表达式为P_额＝U_额I_额＝I₁I₂R₀。
故答案为：（1）见上图；R₂；（2）滑动变阻器断路；（3）0.625；（4）温度；（5）0.25；变阻器滑片P的位置；I₁I₂R₀。

[点评]

本题考查了"电功率的测量实验",属于"压轴题"，熟悉题型是解题的关键。

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