Question

【題目】一只小燈泡的額定電壓為2.0V ，正常發(fā)光時的電阻約為8，小明想測量這個小燈泡的額定功率，實驗室中有如下器材：電壓表、電流表、開關(guān)，電壓為6V 的電源，滑動變阻器有A規(guī)格：“10 2A”、 B規(guī)格：“ 30 1A ”可選，導(dǎo)線若干。

（1）本實驗應(yīng)該選擇_____（選填“A”或“B”）規(guī)格的滑動變阻器；

（2）用筆將圖甲所示電路連接完整（滑片向左滑動時變阻器阻值接入電路變�。�______

（3）小明在連接好電路的最后一根導(dǎo)線時，發(fā)現(xiàn)電壓表指針立刻偏到最大刻度處，小燈泡卻不亮，且電流表也沒有示數(shù)，上述現(xiàn)象反映他在操作中存在的不規(guī)范之處是_______，出現(xiàn)上述故障的原因可能是_____；

（4）排除故障后，小明發(fā)現(xiàn)他很幸運，電壓表并沒有因此而損壞，小明便開始進(jìn)行測量調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置直到電壓表讀數(shù)為2.0V ，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則該小燈泡的額定功率為_________W；

（5）完成上述實驗后，小明進(jìn)行了反思，如果剛才電壓表被損壞了，能不能換成其他的實驗器材來完成實驗?zāi)兀��?jīng)過思考，他用了一個已知阻值為10 的電阻R0和一個單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實驗器材，設(shè)計了如圖丙所示的電路，也測出了燈泡的額定功率， 請完成下列實驗步驟：

①閉合開關(guān)S1，將S2撥到觸點“1”，移動滑片，使電流表的示數(shù)為_________A；

②將開關(guān)S2撥到觸點“2”，保持滑片位置不動，讀出電流表的示數(shù)I，燈泡額定功率的表達(dá)式 ___。（用已知量和測量量表示）

Answer 1

【答案】B 連接電路時，沒有斷開開關(guān) 燈泡斷路 0.52 0.2 2V×(I-0.2A)

【解析】

(1)[1]燈泡正常發(fā)光時的電流大約為

I==0.25A

電路的總電阻

R總==24Ω

變阻器連入阻值

R滑=R總-RL=24Ω-8Ω=16Ω＞10Ω

所以應(yīng)選擇規(guī)格為“30Ω 1A”的滑動變阻器B。

(2)[2]測量燈泡額定功率的實驗中，小燈泡、電流表、滑動變阻器應(yīng)串聯(lián)，由燈泡正常發(fā)光電流可知電流表應(yīng)使用0~0.6A量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器一上一下接入電路，且滑片向左滑動時變阻器阻值變小，故接左下接線柱，如圖所示：

(3)[3][4]在連接好電路的最后一根導(dǎo)線時，發(fā)現(xiàn)電壓表指針立刻偏到最大刻度處，小燈泡卻不亮，且電流表也沒有示數(shù)，說明連接電路時開關(guān)沒有斷開；電流表示數(shù)為0，燈不亮，說明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路了。

(4)[5]由圖乙電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A，則燈泡的額定功率

P=UI=2V×0.26A=0.52W

(5)①[6]閉合開關(guān)S1，將S2撥到觸點“1”，移動滑片，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，燈泡和R0的電壓均為2V，所以，應(yīng)使電流表的示數(shù)為

I0==0.2A

②[7]將開關(guān)S2撥到觸點“2”，保持滑片的位置不動，讀出電流表的示數(shù)I；電流表測燈與定值電阻的總電流，由于電路的連接關(guān)系沒有改變，根據(jù)各用電器的電阻和電壓均不發(fā)生改變可知，通過定值電阻的電流不變，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律可得，通過燈的額定電流

I額=I-0.2A

燈泡額定功率的表達(dá)式為

P額=U額I額=2V×(I-0.2A)