Question

如圖是小蘭是學(xué)在“測量小燈泡正常發(fā)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(biāo)有“2.5V”的字樣，它的電阻約9Ω，滑動變阻器標(biāo)有“20Ω  1A”字樣：
（1）請你幫小蘭同學(xué)把電壓表正確連入電路中．（導(dǎo)線不要交叉）．
（2）在開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑片P放在

A

端．（選填“A”或“B”）
（3）小蘭合理地連接好電路，閉合開關(guān)，無論怎樣調(diào)節(jié)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(jù)電流表和電壓表的示數(shù)進(jìn)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(xiàn)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(yīng)的空格里．
表一                                          

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為零	示數(shù)為零
示數(shù)為零	示數(shù)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(diào)節(jié)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(fā)光情況，記錄在表二中．當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖，此時小燈泡的電阻為

8.33

Ω，小燈泡的額定功率為

0.75

W．（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

（5）若在實驗過程中，小組同學(xué)把電流表損壞了，不能使用，而其他器材是完好的．小組同學(xué)向老師匯報了情況，老師沒有拿電流表給小組同學(xué)，只拿一個5Ω的定值電阻和一個單刀又?jǐn)S開關(guān)給小組同學(xué)．小組同學(xué)為難了，經(jīng)過小組同學(xué)的集體智慧設(shè)計了如圖的電路圖繼續(xù)測定小燈泡的額定功率．請你幫該小組同學(xué)補充測定小燈泡額定功率的步驟和表達(dá)式．
①閉合開關(guān)S₁，把開關(guān)S接1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為

2.5

V；
②保證滑動變阻器的滑片不動，把開關(guān)S接2，

測出電壓表的示數(shù)U

；
③小燈泡額定功率的表達(dá)式為P_0L=

U-2.5

2

W（用你測量的物理的字母和已知量來表示）．

Answer 1

分析：（1）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表選3V量程，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，注意正負(fù)接線柱不能接反．
（2）閉合開關(guān)前接入電路的滑動變阻器阻值應(yīng)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(shù)為零，可能是電壓表之外電路電路或與電壓表并聯(lián)的燈泡短路；電流表示數(shù)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(shù)為零，說明電路示數(shù)存在斷路；電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表示數(shù)不為零，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)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(fā)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(shù)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(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡的額定電壓2.5V；
②開關(guān)S接2，測出電壓表的示數(shù)U；
③由串聯(lián)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(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示．
（2）在開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑片P放在A端．
（3）電流表示數(shù)不為零，電壓表示數(shù)為零，故障原因是B、可能是小燈泡短路；電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)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(shù)I=0.3A，此時小燈泡電阻是R=

U

I

=

2.5V

0.3A

=8.33Ω；燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）①閉合開關(guān)S₁，把開關(guān)S接1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
②保證滑動變阻器的滑片不動，把開關(guān)S接2，測出電壓表的示數(shù)U．
③定值電阻兩端兩端的電壓U₀=U-2.5V，電路電流I=

U0

R0

=

U-2.5V

5Ω

，
小燈泡額定功率的表達(dá)式為P_0L=U_燈I=2.5V×

U-2.5V

5Ω

=

U-2.5

2

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(shù)U；③

U-2.5

2

．

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(shù)、求燈泡電阻、求燈泡額定功率、實驗設(shè)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(yīng)采用排除法，考慮可能出現(xiàn)的各種故障，經(jīng)過排除得出結(jié)論．