Question

要測量小燈泡的額定功率，實驗室提供的器材有：標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為3V）、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干．

（1）粗心的小明所接的實驗電路如圖甲所示，若開關閉合，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，移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大．閉合開關，此時電壓表示數(shù)為1V，電流表示數(shù)為0.2A．則滑動變阻器的最大阻值為______Ω．
（3）移動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，其值為______A，小燈泡的額定功率為______W．
（4）小華在實驗過程中，移動變阻器滑片時，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，請說出她的實驗步驟及所測物理量，并在虛線框內畫出實驗電路圖：
______；______．待測電阻阻值R_x=______
（6）小軍想用學主電源（6V）代替電池組，并利用上述實驗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

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，燈泡不亮，
由電路圖可知，電壓表被短路，閉合開關，電壓表沒有示數(shù)．
（2）滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=3V-1V=2V，
∵I=，∴滑動變阻器的最大阻值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)；
當燈泡斷路時，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，實驗電路圖如圖所示；閉合開關，把滑動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變阻器最右端，記下電流表示數(shù)I₂；設電源電壓是U，滑片在最左端時，U=I₁R_X，滑片在最右端時，U=I₂（R_X+R_滑最大），解得R_X=；
（6）由（3）可知，燈泡正常發(fā)光時的電流為0.26A，如果電源電壓是6V，則燈泡正常發(fā)光時，
滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，∵I=，∴此時滑動變阻器接入電路的阻值
R_滑==≈13.45Ω＞10Ω，滑動變阻器接入電路的阻值大于滑動變阻器的最大阻值，
因此利用6V的電源不能完成實驗，因為滑動變阻器最大阻值太小，無論怎么調節(jié)滑動變阻器，
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，把滑動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變阻器最右端，記下電流表示數(shù)I₂；；（6）不可行；滑動變阻器最大阻值太小，燈泡電壓無法調節(jié)到期額定電壓2.5V．
分析：（1）分析電路結構，根據(jù)電路結構，判斷燈泡是否發(fā)光、電壓表是否有示數(shù)．
（2）由串聯(lián)電路特點求出滑動變阻器兩端電壓，然后由歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值．
（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）待測電阻與滑動變阻器串聯(lián)，用電流表測出滑動變阻器接入電路的阻值為零與滑動變阻器阻值全部接入電路時的電流，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出待測電阻阻值．
（6）由串聯(lián)電路特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端電壓，
由歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，然后分析答題．
點評：本題考查了電路分析、求滑動變阻器最大阻值、電流表讀數(shù)、求燈泡額定功率、電路故障現(xiàn)象分析、實驗設計、判斷實驗方案是否可行等問題，本題難度較大；對電表讀數(shù)時要先確定其量程與分度值，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直；實驗時要選擇合適的實驗器材規(guī)格．