Question

5．在“測定小燈泡電功率”的實驗中，實驗室有以下器材：
小燈泡（額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω）、電流表（0-0.6A  0-3A）、電壓表（0-3V  0-15V）、開關(guān)、電壓為4V的電源、滑動變阻器、導線若干．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲的實物連接完整（要求滑片向左移燈泡變亮），并在虛線框內(nèi)畫出電路圖．
（2）根據(jù)實驗中需要測量的物理量，請設(shè)計并畫出記錄實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象的表格；
（3）實驗過程中，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，分析電路故障的原因可能是小燈泡斷路．
（4）故障排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則可以測出小燈泡正常工作時的電阻是10.42Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“一上一下”的接線原則和下方接線柱決定接入電路中電阻的大小進行分析；
先根據(jù)電源電壓和燈泡的電阻確定電壓表和電流表的量程，然后用導線將各元件依次連接起來（電壓表除外），電壓表測量燈泡兩端的電壓．
（2）伏安法測功率的原理是P=UI，則表格需要記錄測量值和計算得到的值，以及燈泡的明暗程度，還要考慮多次測量；
（3）電流表有示數(shù)說明電路通路，電壓表無示數(shù)且燈泡不亮，說明電壓表并聯(lián)部分短路；
（4）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時的電阻．

解答 解：（1）滑動變阻器應符合“一上一下”的接線原則，因為滑片向左移時燈泡會變亮，說明滑片向左移動，滑動變阻器接入電路中的電阻減小，因此應滑動變阻器的左下方接線柱與任意上方接線柱串聯(lián)在電路中，
由燈泡的額定電壓為2.5V，故電壓表量程選擇0～3V，
電路中最大電流I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，故電流表量程選擇0～0.6A；
用導線將電源、開關(guān)、滑動變阻器、燈泡和電流表順次連接起來，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，據(jù)此連接實物并畫出電路圖如下圖所示：
如下圖所示：

先畫出電源符號，從電源正極出發(fā)依次畫出開關(guān)、滑動變阻器、燈泡、電流表回到電源的負極，然后把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，如下圖所示：

（2）表格需要記錄電壓、電流、電功率以及燈泡的亮度，至少要進行三次實驗；如下表所示：

次數(shù)	電壓/V	電流/A	電功率/W	燈泡亮度
1
2
3

（3）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)部分斷路，即小燈泡斷路；
（4）燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A，
則由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.24A}$≈10.42Ω．
故答案為：
（1）實物圖的連接和電路圖如上圖所示； 
（2）如上表格；
（3）小燈泡斷路；
（4）10.42Ω．

點評 本題考查了伏安法測電阻的原理和實物電路圖的連接、根據(jù)實物電路圖畫出電路圖、電路故障的判斷、電流表的讀數(shù)、歐姆定律的應用等，要注意電路圖和實物電路圖的連接要一一對應．