Question

13．如圖（甲）是小明測量小燈泡電功率的部分實(shí)物連接圖．其中電源電壓為6V，小燈泡額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω，現(xiàn)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器標(biāo)A、B分別標(biāo)有“5Ω 1A”、“15Ω 1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）
（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖（甲）實(shí)物連接圖補(bǔ)充完整．（要求：滑片P向左移動(dòng)時(shí)燈變亮，且連線不得交叉）
（2）為了能夠測出小燈泡的額定功率，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選B（選填“A”或“B”）．

（3）小明連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關(guān)后燈不亮，聰明的小明猜想：
A．可能燈絲斷了   B．可能變阻器開路   C．可能小燈泡短路
請(qǐng)根據(jù)故障原因填寫對(duì)應(yīng)的電表示數(shù)，或根據(jù)電表示數(shù)判斷故障原因．

猜　　想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立	0	6
如果B成立	0	0

（4）排除故障后，小明移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖（乙）所示，則通過小燈泡的電流是0.3  A，小燈泡的額定功率為1.14W．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師給同學(xué)們一個(gè)10Ω的定值電阻R₀和兩只電流表，讓他們測出標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．小明設(shè)計(jì)的電路圖如圖丙所示，請(qǐng)你將實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整：閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，使電流表A₁的示數(shù)為0.25A，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，電流表A₂的示數(shù)仍然如圖乙所示，則小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是50Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表的量程，滑片P向左移動(dòng)時(shí)燈變亮，則變阻器連入電路的阻值應(yīng)減小，據(jù)此連接實(shí)物電路圖．
（2）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值選擇滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)電壓表和電流表的示數(shù)變化分析電路故障．
（4）由圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡額定功率．
（5）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$確定電流表的示數(shù)，再利用并聯(lián)電路特點(diǎn)求出燈泡正常工作時(shí)的電流值，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出其電阻．

解答 解：（1）燈泡額定電壓為3.8V，電壓表應(yīng)選0～15V量程，滑片P向左移動(dòng)時(shí)燈變亮，滑動(dòng)變阻器應(yīng)接左下接線柱，把燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，實(shí)物電路圖如圖所示：

（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
燈泡正常發(fā)光時(shí)電流約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
由I=$\frac{U}{R}$得：此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選：“15，1A”．
（3）可能燈絲斷了，電路電流為零，電流表示數(shù)為零，但電壓表與電源相連，示數(shù)不為零，為電源電壓6V；
若電流表與電壓表示數(shù)都為零，則電路處于開路，即可能變阻器開路；故障現(xiàn)象如下表所示．

猜想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立	0	6
如果B成立	0	0

（4）由圖乙電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（5）分析電路圖丙可知，電阻R₀與燈并聯(lián)，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求測出標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，則并聯(lián)兩端的電壓等于小燈泡的額定電壓即U=2.5V，因此電阻中的電流為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
由圖乙可知電流表讀數(shù)為0.3A，根據(jù)并聯(lián)電路的干路電流等于各支路電流之和可知：通過燈泡的電流為I_L=I-I=0.3A-0.25A=0.05A，則小燈泡的電阻為R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.05A}$=50Ω．
故答案為：（1）如上圖；（2）B；（3）如上表所示；（4）0.3；1.14；（5）0.25；50．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、滑動(dòng)變阻器的選擇、電流表讀數(shù)、歐姆定律的應(yīng)用和燈泡額定功率的計(jì)算；注意伏安法的應(yīng)用，滑動(dòng)變阻器的連接以及歐姆定律的實(shí)際應(yīng)用是解題關(guān)鍵．