Question

要測量小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：標(biāo)有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為3V）、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）粗心的小明所接的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，若開關(guān)閉合，則會出現(xiàn)的情況是：燈______（選填“亮、不亮”），電壓表______（選填“有、無”）示數(shù)．
（2）改正電路后，移動(dòng)滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大．閉合開關(guān)，此時(shí)電壓表示數(shù)為1V，電流表示數(shù)為0.2A．則滑動(dòng)變阻器的最大阻值為______Ω．
（3）移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，其值為______A，小燈泡的額定功率為______W．
（4）小華在實(shí)驗(yàn)過程中，移動(dòng)變阻器滑片時(shí)，小燈泡突然熄滅．經(jīng)判斷，電路故障是小燈泡短路或斷路．小華隨即根據(jù)兩電表有無示數(shù)，快速做出了判斷，請你說出她的判斷方法：若______，則燈泡短路；若______，則燈泡斷路．
（5）一段時(shí)間后，小紅想利用上述器材（燈泡除外）測未知電阻R_x的阻值，但是發(fā)現(xiàn)電壓表損壞了，且電池組電壓低于3V，但她還是測出了未知電阻的阻值，請說出她的實(shí)驗(yàn)步驟及所測物理量，并在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖：
______；______．待測電阻阻值R_x=______
（6）小軍想用學(xué)主電源（6V）代替電池組，并利用上述實(shí)驗(yàn)室提供的器材測定另一同規(guī)格燈泡的額定功率，請問是否可行？并說出理由．
答：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）分析電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，判斷燈泡是否發(fā)光、電壓表是否有示數(shù)．
（2）由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，然后由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（3）由圖乙所示電流表確定其量程與分度值，讀出電流表示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡額定功率．
（4）根據(jù)電路故障分析電路故障現(xiàn)象．
（5）待測電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，用電流表測出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零與滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出待測電阻阻值．
（6）由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，
由歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后分析答題．
解答：解：（1）由電路圖可知，燈泡被短路，燈泡沒有接入電路，閉合開關(guān)，燈泡不亮，
由電路圖可知，電壓表被短路，閉合開關(guān)，電壓表沒有示數(shù)．
（2）滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=3V-1V=2V，
∵I=，∴滑動(dòng)變阻器的最大阻值R_滑===10Ω．
（3）由圖乙所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A，
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（4）燈泡短路時(shí)電路是通路，電流表有示數(shù)，與燈泡并聯(lián)的電壓表沒有示數(shù)；
當(dāng)燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表與電源兩極相連，電壓表有示數(shù)，且示數(shù)接近電源電壓．
（5）電壓表損壞，可以把電源、滑動(dòng)變阻器、電流表、待測電阻組成串聯(lián)電路，測待測電阻阻值，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示；閉合開關(guān)，把滑動(dòng)變阻器滑片移到最左端，記下電流表示數(shù)I₁，然后把滑片移到滑動(dòng)變阻器最右端，記下電流表示數(shù)I₂；設(shè)電源電壓是U，滑片在最左端時(shí)，U=I₁R_X，滑片在最右端時(shí)，U=I₂（R_X+R_滑最大），解得R_X=；
（6）由（3）可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.26A，如果電源電壓是6V，則燈泡正常發(fā)光時(shí)，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，∵I=，∴此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值
R_滑==≈13.45Ω＞10Ω，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值，
因此利用6V的電源不能完成實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器最大阻值太小，無論怎么調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，
燈泡兩端電壓都大于其額定電壓．
故答案為：（1）不亮；無；（2）10；（3）0.26；0.65；（4）電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)；電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)；（5）閉合開關(guān)，把滑動(dòng)變阻器滑片移到最左端，記下電流表示數(shù)I₁；然后把滑片移到滑動(dòng)變阻器最右端，記下電流表示數(shù)I₂；；（6）不可行；滑動(dòng)變阻器最大阻值太小，燈泡電壓無法調(diào)節(jié)到期額定電壓2.5V．
點(diǎn)評：本題考查了電路分析、求滑動(dòng)變阻器最大阻值、電流表讀數(shù)、求燈泡額定功率、電路故障現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、判斷實(shí)驗(yàn)方案是否可行等問題，本題難度較大；對電表讀數(shù)時(shí)要先確定其量程與分度值，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直；實(shí)驗(yàn)時(shí)要選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材規(guī)格．