Question

【题目】一只小灯泡的额定电压为2.0V，正常发光时的电阻约为8Ω．小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电压为6V的电源，滑动变阻器有A规格：“10Ω 2A”、B规格：“30Ω 1A”可选．导线若干．
（1）本实验应该选择（选填“A”或“B”）规格的滑动变阻器．
（2）请用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整（要求滑片向左滑动时变阻器阻值变小）．
（3）小明在连接好电路的最后一根导线时，发现电压表指针立刻偏到最大刻度处，小灯泡却不亮，且电流表也没有示数，上述现象反映他在操作中存在的不规范之处是 ， 出现上述故障的原因可能是 ．
（4）排除故障后，小明发现他很幸运，电压表并没有因此而损坏．小明便开始进行测量，调节滑动变阻器滑片位置直到电压表读数为2.0V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为W．
（5）小东也做了同样的实验，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现当电压表示数变大时，电流表示数随之减小，原因可能是；
（6）完成上述实验后，小明进行了反思，如果刚才电压表被损坏了，能不能换成其他的实验器材来完成实验呢，经过思考，他用了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率，请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1 ， 将S2拨到触点“1”，移动滑片，使电流表的示数为；
②再将开关S2拨到触点“2”，保持滑片的位置不动，读出电流表的示数I；
③灯泡额定功率的表达式为P额= ． （用已知量和测量量表示）

Answer 1

【答案】
（1）B
（2）解：如下图所示：

（3）连接电路时，没有断开开关；灯泡断路
（4）0.52
（5）电压表并联在滑动变阻器的两端了
（6）；2V×（I﹣ ）
【解析】解：（1）当灯泡正常发光时，滑动变阻器的电压：U滑=U﹣UL=6V﹣2V=4V， 根据分压原理可得： = ，即 = ，
所以，变阻器连入电路中的阻值大小：R滑=16Ω＞10Ω，
故选用B规格的变阻器；（2）题中要求滑片向左滑动时变阻器阻值变小，则导线接变阻器的左下接线柱，把滑动变阻器与电流表串联接入电路，灯的额定电压为2V，电压表选用小量程并联在灯泡两端，实物电路图如下图所示：
;（3）小明在连接好电路的最后一根导线时，发现电压表指针立刻偏到最大刻度处，小灯泡却不亮，且电流表也没有示数，上述现象反映他在操作中存在的不规范之处是连接电路时开关没有断开；
电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，说明与电压表并联的灯泡断路了；（4）由图乙电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，
则灯泡的额定功率：P=UI=2V×0.26A=0.52W；（5）当电流表示数变小时，说明电路中的总电阻变大了，滑动变阻器接入电路的阻值增大，滑动变阻器的分压增大，而电压表的示数增大，这说明电压表并联在滑动变阻器的两端了；（6）①闭合开关S1 ， 将S2拨到触点“1”，移动滑片，当灯泡正常发光时，灯泡和R0的电压均为2V，所以，应使电流表的示数为：I= = ；②再将开关S2拨到触点“2”，保持滑片的位置不动，读出电流表的示数I；③在②中，电流表测灯与定值电阻的总电流，由于电路的连接关系没有改变，根据各用电器的电阻和电压均不发生改变可知，通过定值电阻的电流不变，
由并联电路电流的规律可得，通过灯的额定电流：IL=I﹣ ，
则灯泡额定功率的表达式为：P额=U额I额=2V×（I﹣ ）．
所以答案是：（1）B；（2）如上图所示；（3）连接电路时，没有断开开关；灯泡断路；（4）0.52；（5）电压表并联在滑动变阻器的两端了；（6）① ；③2V×（I﹣ ）．