Question

14．小明同學(xué)在做“測(cè)定小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用電源電壓保持不變，實(shí)驗(yàn)用小燈泡上標(biāo)有“0.2A”（正常發(fā)光時(shí)的電流）字樣．
（1）如圖是小明連接的不完整的實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你幫他將圖中未連接部分接好，要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)燈泡變亮．

（2）小明將電路連好后，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表指針幾乎不動(dòng)，電壓表的示數(shù)為4.5W，則此故障可能為小燈泡斷路（選填“小燈泡短路”、“小燈泡斷路”或“滑動(dòng)變阻器斷路”）．
（3）小明排除故障后按照正確的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)他閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A，然后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑片恰好在變阻器的中點(diǎn)上，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻12.5Ω，所用滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻比1.5V時(shí)的電阻大，電阻變化的原因是燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率不同，燈絲的溫度不同．

Answer 1

分析 （1）將電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表與燈泡并聯(lián)；
（2）小燈泡不亮，電流表指針不動(dòng)，則電路斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（3）根據(jù)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A可求出所用滑動(dòng)變阻器的最大阻值R，然后即可知滑片恰好在變阻器的中點(diǎn)時(shí)的阻值，再根據(jù)“小燈泡上標(biāo)有“0.2A”字樣和當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑片恰好在變阻器的中點(diǎn)上”利用U=RI求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，用電源電壓減去滑動(dòng)變阻器兩端電壓即為燈泡兩端電壓，再利用P=UI即可求出小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）將電流表與燈泡串聯(lián)，由題意知，應(yīng)選擇0～0.6A量程；
將滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)燈泡變亮，則變阻器的阻值變小，所以下面應(yīng)接右邊的接線柱；
電壓表與燈泡并聯(lián)，可選擇0～15V量程，如下圖所示：

（2）由分析可知，燈泡不亮，電流表示數(shù)為0，則說(shuō)明電路斷路，電壓表有示數(shù)，則說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
（3）由（2）知，電源電壓為4.5V，由“電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A”可知，電路中的電流I=0.15A，小燈泡兩端的電壓U_燈=1.5V，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_R1=U-U_燈=4.5V-1.5V=3V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值最大，則R=$\frac{{U}_{R1}}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
因?yàn)椤爱?dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑片恰好在變阻器的中點(diǎn)上”所以此時(shí)U_R2=I_額×$\frac{R}{2}$=0.2A×$\frac{20Ω}{2}$=2V，
U_燈額=U-U_R2=4.5V-2V=2.5V，所以此時(shí)燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{燈額}}{{I}_{額}}$=12.5Ω；
由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，燈泡正常發(fā)光時(shí)溫度比1.5V時(shí)溫度更高，所以電阻更大．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）小燈泡斷路；（3）12.5；20；大；燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率不同，燈絲的溫度不同．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻實(shí)驗(yàn)，考查了電路的連接、電路故障的分析、電阻的計(jì)算及燈絲電阻與溫度的關(guān)系，（3）是該題的難點(diǎn)，關(guān)鍵利用歐姆定律判斷出滑動(dòng)變阻器的最大阻值．