Question

3．在“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的最大阻值40Ω．

（1）請用筆畫線代替導線在圖甲中完成實物電路的連接；
（2）同學們進行試觸時，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則電路中發(fā)生的故障可能是小燈泡斷路（選填“小燈泡斷路”、“小燈泡短路”或“滑動變阻器處斷路”）；
（3）電路故障排除后，閉合開關又發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應進行的操作是C．
A．更換小燈泡         B．檢查開關是否閉合
C．移動滑動變阻器滑片 D．檢查電壓表是否斷路
（4）某次實驗中，同學們看到電壓表示數(shù)為1.8V，要使燈泡L正常發(fā)光應向A（選填“A”或“B”）端移動滑片，同時視線應注意觀察電壓表（選填“電流表”或“電壓表”）示數(shù)，當燈正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.6W；
（5）某同學還想探究電流與電阻的關系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，他更換的定值電阻R的阻值不能大于20Ω．

Answer 1

分析 （1）本實驗中，電流表和滑動變阻器都應與燈泡串聯(lián)，根據(jù)燈泡正常發(fā)光電流確定電流表量程；
（2）試觸時，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電路可能出現(xiàn)了斷路，再由電壓表有示數(shù)分析故障原因；
（3）故障排除后，閉合開關又發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，從電路中電流過小上分析找到應該進行的操作；
（4）燈泡正常發(fā)時電壓等于額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律判斷滑片的移動方向；根據(jù)乙圖讀出燈泡正常發(fā)光時的電流，由P=UI計算燈泡的額定功率；
（5）探究電流與電阻的關系時，應保護定值電阻兩端電壓不變，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算R的最大值．

解答 （1）在“測量小燈泡電功率”的實驗中，電流表、滑動變阻器、燈泡應串聯(lián)，
燈泡正常發(fā)光電壓2.5V，電壓表使用0-3V；電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應使用0-0.6A量程．實物連接如圖所示：
；
（2）試觸時，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電路可能出現(xiàn)了斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表到電源間是通路，所以故障可能是小燈泡斷路；
（3）故障排除后，閉合開關又發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，可能是電路中電流過小，電阻過大造成的，所以下一步操作是移動滑動變阻器滑片，觀察燈泡亮度的變化情況；
（4）電壓表示數(shù)為1.8V，小于額定電壓2.5V，要使燈泡L正常發(fā)光應將滑片向A端移動，以減小滑動變阻器阻值，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理知這樣能減小變阻器分得電壓，從而提高燈泡兩端電壓，所以應同時注意觀察電壓表示數(shù)，直到電壓表示數(shù)達到2.5V為止；
電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，由圖乙知，燈泡正常發(fā)光電路為0.24A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（5）電源電壓為6V，電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器分壓為：U-U_R=6V-2V=4V，
串聯(lián)電路中電流處處相等，所以I_R=I_滑，即：$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，當滑動變阻器連入阻值最大時，R最大，
所以：$\frac{2V}{R}$=$\frac{4V}{40Ω}$，解得R=20Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）小燈泡斷路；（3）C；（4）A；電壓表；0.6；（5）20．

點評 本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、實驗注意事項、電表讀數(shù)、求燈泡功率等問題，連接電路圖時要注意電表量程的選擇；對電表讀數(shù)時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．