Question

如圖所示是用電壓表和電流表測量某一小燈泡燈絲正常發光時的電阻和電功率所用的實物圖．該小燈泡正常發光時的電壓為2.5V，電阻約為15Ω，請你用筆畫線代替導線，把圖中電路連接起來（要求：①連線不交叉；②滑片P向左移，燈泡變暗；③電流表、電壓表選擇合適的量程．）
請你回答下列問題：
（1）在連接電路時，開關S應________，滑片應位于________端（填“左”或“右”）；
（2）試觸開關，發現電流表無示數，電壓表有讀數，則原因可能是________；
（3）閉合開關S后，發現電壓表示數為1.2V，這時應將滑片P向________端滑動，直到電壓表示數為________V時，再讀出電流表的示數，利用公式________即可以算出小燈泡正常發光時的電阻；燈泡不發光時燈絲的電阻比這個電阻________（選填“大”或“小”）．
（4）已知電壓表示數為2.5V時，電流表的示數為0.14A，請你在圖中畫出電流表指針的位置．該燈泡的額定功率為________W．

（5）如果電源電壓未知但保持不變，已知滑動變阻器的最大阻值為R_m，只允許使用兩只電表中的任意一只，不能添加其他器材，你能測出燈泡的電阻嗎？（設燈泡電阻不受溫度影響）請寫出需測的物理量和R_L的最終表達式，并在方框內畫出電路圖．

Answer 1

解：燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選擇0～3V量程，電壓表與燈泡并聯．
燈泡電流約為：I===0.17A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程，電流表與燈泡串聯．
電流從電壓表和電流表的正接線柱流入，從負接線柱流出．
滑動變阻器滑片左移，燈泡變暗，電流變小，滑動變阻器電阻變大，滑動變阻器接右半段，滑動變阻器接右下端接線柱．上面接線柱任意選擇串聯在電路中．
開關串聯在電路中控制電路．如圖．

（1）連接電路時，開關處于斷開狀態，防止連接完最后一根導線，電路接通，燒壞元件．
滑動變阻器接右半段，滑片處于左端，滑動變阻器連入電路阻值增大，對電路起保護作用．
（2）電流表無示數，電路斷路，燈泡中無電流，電壓表有示數，電壓表串聯在電路中，測電源電壓，所以燈泡斷路．
（3）要使燈泡正常工作，燈泡電壓從1.2V增大到2.5V，電流增大，滑動變阻器電阻要減小，滑片右移．
使電壓表示數為2.5V，讀出電流表示數，根據R=計算燈泡正常工作時的電阻．
燈泡不發光比發光時燈絲溫度低，在長度、橫截面積、材料一定時，燈絲溫度越高，燈絲電阻越大．
（4）電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，0.14A的電流值位置如圖．

P=UI=2.5V×0.14A=0.35W．
（5）假如只有電壓表，無電流表，使燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表與燈泡并聯，開關串聯在電路中控制電路．如圖．
在滑動變阻器阻值最大值測燈泡兩端電壓U₁，在滑動變阻器阻值為0時，測燈泡兩端電壓U₂，即電源電壓．

因為，I_m=I_L
所以，=
所以，R_L=．
故答案為：（1）斷開；左；（2）燈泡斷路；（3）右；2.5，R=；小；（4）0.35；
（5）所需測量的物理量：將滑片P移到阻值最大處時，測燈泡兩端電壓U₁，滑動變阻器兩端電壓U₂，則R_L=．
分析：由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表與燈泡并聯．
由燈泡的額定電壓和電阻求電流，來確定電流表的量程，電流表與燈泡串聯．
注意電壓表和電流表的正負接線柱．
滑動變阻器選擇一上一下接線柱串聯在電路中．
開關串聯在電路中，控制電路．
（1）連接電路時，開關處于斷開狀態，滑片處于最大阻值處．
（2）由電流表示數的有無判斷電路斷路，由電壓表的示數判斷斷路具體位置．
（3）要使燈泡正常工作，電壓增大，電流增大，總電阻減小，滑動變阻器電阻減小．
電壓表測燈泡電壓，使電壓表示數為燈泡的額定電壓，讀出電流值，根據R=計算電阻．
燈絲電阻受溫度影響較大，相同條件下，溫度越高，電阻越大．
（4）在電流表上標出電流值要確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據P=UI計算額定功率．
（5）只有電壓表，無電流表，設計成串聯電路，找電流相等，列等式求解．
只有電流表，無電壓表，設計成并聯電路，找電壓相等，列等式求解．（任選一者）
點評：本題包括了伏安法測功率和測電阻的大部分知識點．正確理解每個知識點，并且能做到舉一反三．
本題包括電壓表和電流表量程的選擇、正確使用、滑動變阻器接線柱選擇和連接方法、滑動變阻器滑片向哪邊移動能達到實驗目的、電路故障分析、功率計算、只有電壓表或電流表借助已知電阻測電阻的方法，并且改變以往電流表讀數的舊形式，而是在電流表上標指針位置，更增加了難度，涉及知識多，綜合性強．