Question

小明同學(xué)在做“測定小燈泡額定功率”的實驗時，所用電源電壓保持不變，實驗用小燈泡上標(biāo)有“0.2A”字樣．
（1）如圖是小明連接的實物圖．閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，經(jīng)檢查，是由于其中一根導(dǎo)線連接錯誤．請你在實物圖中連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）小明將電路的錯誤連線改正后，當(dāng)他閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表指針幾乎不動，電壓表的示數(shù)為4.5V，則此故障可能為______（選填“小燈泡短路”、“小燈泡斷路”或“滑動變阻器斷路”）．
（3）小明排除故障后按照正確的操作進行實驗，當(dāng)他閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A，然后移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，滑片恰好在變阻器的中點上，小燈泡的額定功率為______W，所用滑動變阻器的最大阻值為______Ω．

Answer 1

【答案】分析：（1）伏安法測功率的實驗中，電壓表與燈泡并聯(lián)測燈泡電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測燈泡電流．
在實物連接圖中找到錯誤之處：主要分析電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用，從電壓表和電流表的正負(fù)接線柱、量程、連接方式，滑動變阻器的接線柱和連入方式上逐條分析．
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，那么電壓表將串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；
燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表將測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態(tài)，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．
（3）根據(jù)閉合開關(guān)時，電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A可求出所用滑動變阻器的最大阻值R，然后即可知滑片恰好在變阻器的中點時的阻值，再根據(jù)“小燈泡上標(biāo)有“0.2A”字樣和當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，滑片恰好在變阻器的中點上”利用U=RI求出滑動變阻器兩端電壓，用電源電壓減去滑動變阻器兩端電壓即為燈泡兩端電壓，再利用P=UI即可求出小燈泡的額定功率．
解答：解：（1）由圖克知，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)了，電壓表串聯(lián)在電路中了，應(yīng)將滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表應(yīng)并聯(lián)在小燈泡兩端；將電流表負(fù)接線柱的導(dǎo)線與燈泡右端相連的導(dǎo)線去掉，將燈泡右端接線柱與電壓表的負(fù)接線柱相連；如下圖所示：

（2）由分析可知，燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表將測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0；
燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，那么電壓表將串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓，電源電壓正好為4.5V；
故答案為：小燈泡斷路．
（3）由“電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A”可知，電路中的電流I=0.15A，小燈泡兩端的電壓U_燈=1.5V，滑動變阻器兩端的電壓U_R1=U-U_燈=4.5V-1.5V=3V，此時滑動變阻器的阻值最大，則R===20Ω，
因為“當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，滑片恰好在變阻器的中點上”所以此時U_R2=I_額×=0.2A×=2V，
U_燈額=U-U_R2=4.5V-2V=2.5V．
則小燈泡的額定功率為P=U_燈額I_額=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：0.5；20．
點評：此題涉及到的知識點較多，綜合性較強，在（3）特別要注意的是題目中隱含的條件，“小明排除故障后按照正確的操作進行實驗，當(dāng)他閉合開關(guān)時”，此時滑動變阻器的阻值最大，由此即可計算出滑動變阻器的最大阻值，然后問題迎刃而解，切不可利用“電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A”去求小燈泡的電阻．