Question

13．小明為測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻（阻值約為10?），設計了圖1所示的電路圖．已知電源電壓為6V，燈泡的額定電壓為3.8V，滑動變阻器標有“20? 1A”字樣．
（1）圖2是小明根據電路圖連接的實物圖．閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光；經檢查，是由于一根導線連接錯誤．請你在實物圖中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）若電壓表0～15V的量程損壞，為完成實驗，請你使用原有器材重新設計一個串聯(lián)電路，并將設計的電路圖畫在上面的虛線框內．
（3）根據你的設計重新連接電路進行實驗．閉合開關，移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數為2.2V，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數為0.4A，則小燈泡的電阻是9.5?．
（4）利用圖中的器材還能完成的實驗是測量小燈泡電功率．（寫出一個即可）

Answer 1

分析 （1）電壓表的內阻很大，串聯(lián)在電路中．其它元件都相當于導線，都不能正常工作．
實物連接圖中找錯誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：
從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負接線柱的接入方法上考慮．
從滑動變阻器選擇的接線柱考慮．
（2）電壓表0～15V量程損壞，電源電壓為6V，燈泡額定電壓為3.8V，根據串聯(lián)電路電壓特點，將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，使滑動變阻器兩端電壓為2.2V，可以完成實驗．
（3）根據串聯(lián)電路的電壓關系，要增大滑動變阻器兩端的電壓，需要增大接入電路中的電阻；根據歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$計算出小燈泡的電阻．
（4）根據本實驗的器材和電路的連接確定還能完成的電學實驗

解答 解：（1）電壓表的內阻很大，串聯(lián)在電路中．電路中幾乎無電流，所以電流表無示數，燈泡不亮．
經分析，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)錯誤．如果電流從電流表出來，先經過燈泡，再滑動變阻器，到電源的負極．
只移動一根導線的情況下，會造成電壓表測滑動變阻器兩端電壓．
如果電流從電流表出來，先經過滑動變阻器，再經燈泡到電源的負極，只改變一根導線，電壓表測燈泡電壓，符合題意．如圖．
 
（2）燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓為：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V．
所以電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．如圖．
 
（3）由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，燈泡額定電壓是3.8V，電源電壓為6V；
閉合開關，移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數為6V-3.8V=2.2V；燈泡正常發(fā)光時電路電流為0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡正常發(fā)光時的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
（4）本實驗的器材和電路連接與測小燈泡的電功率是相同的，所以，利用圖中所示的裝置，還能完成初中物理電學的測小燈泡的電功率實驗．
故答案為：（1）不亮；見上圖．（2）見上圖．（3）2.2；9.5；（4）測量小燈泡電功率．

點評 本題考查伏安法測電阻，實驗過程中，做好手和眼的分工．在實物圖中找出錯誤之處，對電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用逐條分析，防止遺漏錯誤．