Question

如圖是小蘭是學在“測量小燈泡正常發光時的電阻和消耗的電功率”的實驗器中所連接的實物圖．其中小燈泡上標有“2.5V”的字樣，它的電阻約9Ω，滑動變阻器標有“20Ω  1A”字樣：
（1）請你幫小蘭同學把電壓表正確連入電路中．（導線不要交叉）．
（2）在開關閉合前，應將滑片P放在______端．（選填“A”或“B”）
（3）小蘭合理地連接好電路，閉合開關，無論怎樣調節滑動變阻器燈泡都不亮．于是小剛提出以下猜想：
A．可能是燈絲斷了
B．可能是小燈泡短路
C．可能是變阻器開路．
究竟哪個猜想正確，可根據電流表和電壓表的示數進行判斷（電流表、電壓表均無故障）．下表給出了電流表、電壓表可能出現的幾種情況，請判斷每種情況下哪個猜想是正確的，并把其序號填寫在對應的空格里．
表一                                          

電流表	電壓表	故障原因
示數不為零	示數為零
示數為零	示數不為零

表二

U/V	I/A	R/Ω	燈泡亮度
2	0.25	8	暗
2.5			亮
2.8	0.32	9	乙 很亮

（4）排除故障后，調節滑動變阻器的位置，使小燈泡兩端電壓分別為2V、2.5V、2.8V，依次測出了小燈炮的電流，并觀察發光情況，記錄在表二中．當小燈泡正常發光時，電流表示數如圖，此時小燈泡的電阻為______Ω，小燈泡的額定功率為______W．（計算結果保留兩位小數）

（5）若在實驗過程中，小組同學把電流表損壞了，不能使用，而其他器材是完好的．小組同學向老師匯報了情況，老師沒有拿電流表給小組同學，只拿一個5Ω的定值電阻和一個單刀又擲開關給小組同學．小組同學為難了，經過小組同學的集體智慧設計了如圖的電路圖繼續測定小燈泡的額定功率．請你幫該小組同學補充測定小燈泡額定功率的步驟和表達式．
①閉合開關S₁，把開關S接1，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為______V；
②保證滑動變阻器的滑片不動，把開關S接2，______；
③小燈泡額定功率的表達式為P_0L=______W（用你測量的物理的字母和已知量來表示）．

Answer 1

【答案】分析：（1）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表選3V量程，電壓表并聯在燈泡兩端，注意正負接線柱不能接反．
（2）閉合開關前接入電路的滑動變阻器阻值應為滑動變阻器最大阻值．
（3）①電壓測燈泡電壓，電壓表表示數為零，可能是電壓表之外電路電路或與電壓表并聯的燈泡短路；電流表示數不為零，說明電路不存在斷路，綜合分析可知電路故障是燈泡短路，選B；②電流表示數為零，說明電路示數存在斷路；電壓表并聯在燈泡兩端，電壓表示數不為零，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯電路之外不存在斷路，綜合分析知，燈泡斷路，可能是燈絲斷路，選A．
（4）小燈泡正常發光時，燈泡電壓等于燈泡的額定電壓U=2.5V；確定電流表的量程與最小分度值，讀出電流表示數I；由歐姆定律求出燈泡的電阻；由功率公式P=UI可求出燈泡的額定功率．
（5）①調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數等于燈泡的額定電壓2.5V；
②開關S接2，測出電壓表的示數U；
③由串聯電路的特點求出定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律求出電路電流，由功率公式P=UI求出燈泡的額定功率．
解答：解：（1）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表選3V量程，電壓表并聯在燈泡兩端，電路圖如圖所示．
（2）在開關閉合前，應將滑片P放在A端．
（3）電流表示數不為零，電壓表示數為零，故障原因是B、可能是小燈泡短路；電流表示數為零，電壓表示數不為零，故障原因是A、可能是燈絲斷了．
（4）電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數I=0.3A，此時小燈泡電阻是R==
=8.33Ω；燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）①閉合開關S₁，把開關S接1，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2.5V．
②保證滑動變阻器的滑片不動，把開關S接2，測出電壓表的示數U．
③定值電阻兩端兩端的電壓U=U-2.5V，電路電流I==，
小燈泡額定功率的表達式為P_0L=U_燈I=2.5V×=W．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）A；（3）B；A；（4）8.33；0.75；
（5）①2.5；②測出電壓表的示數U；③．
點評：通過本題考查了實物圖連接、滑動變阻器的使用方法、電路故障分析、電流表讀數、求燈泡電阻、求燈泡額定功率、實驗設計，涉及到的知識多，綜合性強，給解題帶來了難度．
本題考查了電壓表、電流表和滑動變阻器的使用方法及利用電壓表、電流表判斷電路故障；在判斷電路故障時，應采用排除法，考慮可能出現的各種故障，經過排除得出結論．