Question

如圖所示是用電壓表和電流表測(cè)量某一小燈泡燈絲正常發(fā)光時(shí)的電阻和電功率所用的實(shí)物圖．該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，電阻約為15Ω，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖中電路連接起來(lái)（要求：①連線不交叉；②滑片P向左移，燈泡變暗；③電流表、電壓表選擇合適的量程．）
請(qǐng)你回答下列問題：
（1）在連接電路時(shí)，開關(guān)S應(yīng)________，滑片應(yīng)位于________端（填“左”或“右”）；
（2）試觸開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有讀數(shù)，則原因可能是________；
（3）閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為1.2V，這時(shí)應(yīng)將滑片P向________端滑動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為________V時(shí)，再讀出電流表的示數(shù)，利用公式________即可以算出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；燈泡不發(fā)光時(shí)燈絲的電阻比這個(gè)電阻________（選填“大”或“小”）．
（4）已知電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表的示數(shù)為0.14A，請(qǐng)你在圖中畫出電流表指針的位置．該燈泡的額定功率為________W．

（5）如果電源電壓未知但保持不變，已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R_m，只允許使用兩只電表中的任意一只，不能添加其他器材，你能測(cè)出燈泡的電阻嗎？（設(shè)燈泡電阻不受溫度影響）請(qǐng)寫出需測(cè)的物理量和R_L的最終表達(dá)式，并在方框內(nèi)畫出電路圖．

Answer 1

解：燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選擇0～3V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)．
燈泡電流約為：I===0.17A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程，電流表與燈泡串聯(lián)．
電流從電壓表和電流表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．
滑動(dòng)變阻器滑片左移，燈泡變暗，電流變小，滑動(dòng)變阻器電阻變大，滑動(dòng)變阻器接右半段，滑動(dòng)變阻器接右下端接線柱．上面接線柱任意選擇串聯(lián)在電路中．
開關(guān)串聯(lián)在電路中控制電路．如圖．

（1）連接電路時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，防止連接完最后一根導(dǎo)線，電路接通，燒壞元件．
滑動(dòng)變阻器接右半段，滑片處于左端，滑動(dòng)變阻器連入電路阻值增大，對(duì)電路起保護(hù)作用．
（2）電流表無(wú)示數(shù)，電路斷路，燈泡中無(wú)電流，電壓表有示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，測(cè)電源電壓，所以燈泡斷路．
（3）要使燈泡正常工作，燈泡電壓從1.2V增大到2.5V，電流增大，滑動(dòng)變阻器電阻要減小，滑片右移．
使電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電流表示數(shù)，根據(jù)R=計(jì)算燈泡正常工作時(shí)的電阻．
燈泡不發(fā)光比發(fā)光時(shí)燈絲溫度低，在長(zhǎng)度、橫截面積、材料一定時(shí)，燈絲溫度越高，燈絲電阻越大．
（4）電流表使用的0～0.6A量程，每一個(gè)大格代表0.2A，每一個(gè)小格代表0.02A，0.14A的電流值位置如圖．

P=UI=2.5V×0.14A=0.35W．
（5）假如只有電壓表，無(wú)電流表，使燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，開關(guān)串聯(lián)在電路中控制電路．如圖．
在滑動(dòng)變阻器阻值最大值測(cè)燈泡兩端電壓U₁，在滑動(dòng)變阻器阻值為0時(shí)，測(cè)燈泡兩端電壓U₂，即電源電壓．

因?yàn)椋琁_m=I_L
所以，=
所以，R_L=．
故答案為：（1）斷開；左；（2）燈泡斷路；（3）右；2.5，R=；小；（4）0.35；
（5）所需測(cè)量的物理量：將滑片P移到阻值最大處時(shí)，測(cè)燈泡兩端電壓U₁，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U₂，則R_L=．
分析：由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表與燈泡并聯(lián)．
由燈泡的額定電壓和電阻求電流，來(lái)確定電流表的量程，電流表與燈泡串聯(lián)．
注意電壓表和電流表的正負(fù)接線柱．
滑動(dòng)變阻器選擇一上一下接線柱串聯(lián)在電路中．
開關(guān)串聯(lián)在電路中，控制電路．
（1）連接電路時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑片處于最大阻值處．
（2）由電流表示數(shù)的有無(wú)判斷電路斷路，由電壓表的示數(shù)判斷斷路具體位置．
（3）要使燈泡正常工作，電壓增大，電流增大，總電阻減小，滑動(dòng)變阻器電阻減小．
電壓表測(cè)燈泡電壓，使電壓表示數(shù)為燈泡的額定電壓，讀出電流值，根據(jù)R=計(jì)算電阻．
燈絲電阻受溫度影響較大，相同條件下，溫度越高，電阻越大．
（4）在電流表上標(biāo)出電流值要確定使用的量程，確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格各代表多少．
知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．
（5）只有電壓表，無(wú)電流表，設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等，列等式求解．
只有電流表，無(wú)電壓表，設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，找電壓相等，列等式求解．（任選一者）
點(diǎn)評(píng)：本題包括了伏安法測(cè)功率和測(cè)電阻的大部分知識(shí)點(diǎn)．正確理解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并且能做到舉一反三．
本題包括電壓表和電流表量程的選擇、正確使用、滑動(dòng)變阻器接線柱選擇和連接方法、滑動(dòng)變阻器滑片向哪邊移動(dòng)能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹㈦娐饭收戏治�、功率�?jì)算、只有電壓表或電流表借助已知電阻測(cè)電阻的方法，并且改變以往電流表讀數(shù)的舊形式，而是在電流表上標(biāo)指針位置，更增加了難度，涉及知識(shí)多，綜合性強(qiáng)．