Question

小龍按圖甲所示的電路測量小燈泡的功率．
（1）圖乙中的實物圖缺少兩條導(dǎo)線，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物圖補充完整（導(dǎo)線不交叉）．

（2）小龍把滑動變阻器調(diào)到正中的時候，突然間發(fā)現(xiàn)兩個電壓表的讀數(shù)變成相同的了（但都不為零），造成這種故障的可能原因是

 

．
（3）小龍另外帶了一個定值電阻R₁，于是他對電路進行了改造，改造之后的電路如圖所示，他移動滑動變阻器，任意收集了兩組數(shù)據(jù)如下表，根據(jù)圖、表可知，電燈L的最大功率是

 

W．（假設(shè)電燈的電阻不變）

次數(shù)	電流表示數(shù)I/A	電壓表V1示數(shù)U1/V	電壓表V2示數(shù)U2/V
1	0.1	0.2	2.2
2	0.2	0.4	1.4

Answer 1

分析：（1）電流表測燈泡電流，與燈泡串聯(lián)，注意正負接線柱．
（2）兩個電壓表都變成相同的，但不為0，可能滑動變阻器短路或燈泡斷路．
（3）根據(jù)兩個電壓表和電流表的兩次實驗數(shù)據(jù)，計算R₁和滑動變阻器兩次接入電路的電阻值，根據(jù)電源電壓相等，求燈泡電阻．
滑片滑到左端，V₂示數(shù)減小，V₁示數(shù)增大，如果未超過V₁的最大刻度值，此時的電流為電路最大值，根據(jù)P=I²R計算燈泡的最大功率．

解答：解：（1）電流表與燈泡串聯(lián)，電流從正接線柱流入，從負接線柱流出，如圖．
 
（2）滑動變阻器滑片移到中點時，兩個電壓表示數(shù)相同．
燈泡斷路時，電壓表V₂串聯(lián)在電路中，測電源電壓，兩電壓表示數(shù)相同．
滑動變阻器短路時，只有燈泡接入電路，兩電壓表示數(shù)相同．
（3）第一次實驗：
滑動變阻器電壓為：U_R=U₂-U₁=2.2V-0.2V=2V．
滑動變阻器連入電路的電阻為：R=

UR

I

=

2V

0.1A

=20Ω．
R₁=

U1

I

=

0.2V

0.1A

=2Ω．
所以電源電壓為：U=IR_總=I（R_L+R₁+R）=0.1A（R_L+2Ω+20Ω）--①
第二次實驗：
滑動變阻器電壓為：U_R′=U₂′-U₁′=1.4V-0.4V=1V．
滑動變阻器連入電路電阻為：R'=

UR′

I′

=

1V

0.2A

=5Ω．
所以電源電壓為：U=I'R_總′=I'（R_L+R₁+R'）=0.2A（R_L+2Ω+5Ω）--②
由①②式得：0.1A（R_L+2Ω+2Ω0）=0.2A（R_L+2Ω+5Ω）
所以，R_L=8Ω．
電源電壓為：U=0.1A（R_L+2Ω+20Ω）=0.1A（8Ω+2Ω+20Ω）=3V．
當(dāng)滑動變阻器滑到左端時，滑動變阻器連入電路電阻為0，V₁和V₂示數(shù)相同，
電路電流為：I''=

U

R總″

=

3V

8Ω+2Ω

=0.3A，
所以V₁示數(shù)為：U₁''=I''R₁=0.3A×2Ω=0.6V，不會燒壞電壓表．
所以，0.3A是電路最大電流．
所以燈泡最大功率為：P=I_最大²R_L=（0.3A）²×8Ω=0.72W．
故答案為：（1）如圖；（2）滑動變阻器短路或者燈泡斷路（答對一種情況即可）；（3）0.72．

點評：在實驗和計算中，通過開關(guān)的閉合和斷開，滑動變阻器滑片的移動，改變電路狀態(tài)，找兩種電路狀態(tài)下，電源電壓相等是比較常見的方法，此方法很典型、很實用．一定要掌握．