Question

要测量小灯泡的额定功率，实验室提供的器材有：标有“2.5V”的小灯泡、电池组（电压为3V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干．

（1）粗心的小明所接的实验电路如图甲所示，若开关闭合，则会出现的情况是：灯______（选填“亮、不亮”），电压表______（选填“有、无”）示数．
（2）改正电路后，移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值最大．闭合开关，此时电压表示数为1V，电流表示数为0.2A．则滑动变阻器的最大阻值为______Ω．
（3）移动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，其值为______A，小灯泡的额定功率为______W．
（4）小华在实验过程中，移动变阻器滑片时，小灯泡突然熄灭．经判断，电路故障是小灯泡短路或断路．小华随即根据两电表有无示数，快速做出了判断，请你说出她的判断方法：若______，则灯泡短路；若______，则灯泡断路．
（5）一段时间后，小红想利用上述器材（灯泡除外）测未知电阻R_x的阻值，但是发现电压表损坏了，且电池组电压低于3V，但她还是测出了未知电阻的阻值，请说出她的实验步骤及所测物理量，并在虚线框内画出实验电路图：
______；______．待测电阻阻值R_x=______
（6）小军想用学主电源（6V）代替电池组，并利用上述实验室提供的器材测定另一同规格灯泡的额定功率，请问是否可行？并说出理由．
答：______．

Answer 1

解：（1）由电路图可知，灯泡被短路，灯泡没有接入电路，闭合开关，灯泡不亮，
由电路图可知，电压表被短路，闭合开关，电压表没有示数．
（2）滑动变阻器阻值全部接入电路时，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=3V-1V=2V，
∵I=，∴滑动变阻器的最大阻值R_滑===10Ω．
（3）由图乙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（4）灯泡短路时电路是通路，电流表有示数，与灯泡并联的电压表没有示数；
当灯泡断路时，电路断路，电流表无示数，电压表与电源两极相连，电压表有示数，且示数接近电源电压．
（5）电压表损坏，可以把电源、滑动变阻器、电流表、待测电阻组成串联电路，测待测电阻阻值，实验电路图如图所示；闭合开关，把滑动变阻器滑片移到最左端，记下电流表示数I₁，然后把滑片移到滑动变阻器最右端，记下电流表示数I₂；设电源电压是U，滑片在最左端时，U=I₁R_X，滑片在最右端时，U=I₂（R_X+R_滑最大），解得R_X=；
（6）由（3）可知，灯泡正常发光时的电流为0.26A，如果电源电压是6V，则灯泡正常发光时，
滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，∵I=，∴此时滑动变阻器接入电路的阻值
R_滑==≈13.45Ω＞10Ω，滑动变阻器接入电路的阻值大于滑动变阻器的最大阻值，
因此利用6V的电源不能完成实验，因为滑动变阻器最大阻值太小，无论怎么调节滑动变阻器，
灯泡两端电压都大于其额定电压．
故答案为：（1）不亮；无；（2）10；（3）0.26；0.65；（4）电流表有示数，电压表无示数；电流表无示数，电压表有示数；（5）闭合开关，把滑动变阻器滑片移到最左端，记下电流表示数I₁；然后把滑片移到滑动变阻器最右端，记下电流表示数I₂；；（6）不可行；滑动变阻器最大阻值太小，灯泡电压无法调节到期额定电压2.5V．
分析：（1）分析电路结构，根据电路结构，判断灯泡是否发光、电压表是否有示数．
（2）由串联电路特点求出滑动变阻器两端电压，然后由欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值．
（3）由图乙所示电流表确定其量程与分度值，读出电流表示数，然后由P=UI求出灯泡额定功率．
（4）根据电路故障分析电路故障现象．
（5）待测电阻与滑动变阻器串联，用电流表测出滑动变阻器接入电路的阻值为零与滑动变阻器阻值全部接入电路时的电流，由串联电路特点及欧姆定律求出待测电阻阻值．
（6）由串联电路特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压，
由欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值，然后分析答题．
点评：本题考查了电路分析、求滑动变阻器最大阻值、电流表读数、求灯泡额定功率、电路故障现象分析、实验设计、判断实验方案是否可行等问题，本题难度较大；对电表读数时要先确定其量程与分度值，读数时视线要与电表刻度线垂直；实验时要选择合适的实验器材规格．