Question

实验室现有以下器材：电压为5V的电源、两个量程的电流表、单量程（3V）的电压表、导线、开关和滑动变阻器（规格分别为：“5Ω 0.3A”、“10Ω  0.6A”、“30Ω  0.6A”）．请你利用以上器材来测量一个标有“3.5V”小灯泡的功率（小灯泡电阻大约为10Ω）．
（1）为了保证电路各元件的安全，你需要选用的滑动变阻器的规格为______．
（2）如图的实物图缺少三根导线，请你用笔画线代替导线，请将实物图补充完整（导线不能交叉）．
（3）将电路连接完整并经检查无误后，闭合开关发现小灯泡发光暗淡、电流表有示数，而电压表无示数，则出现该现象的原因可能是下面的哪一种情况？______（只填字母序号即可）
A、滑动变阻器某处断路 B、小灯泡处发生断路
C、滑动变阻器被短路 D、电压表的某一个接线柱接触不良
（4）如表是在正确操作情况下所测出的三组实验数据，则小灯泡的额定功率为______W．
（5）按照教材中实验操作要求，整个电路消耗的电功率最大可以达到______W．、

次数	电压表的示数U/V	电流表的示数I/A
1	2.5	0.25
2	1.5	0.35
3	1	0.4

Answer 1

【答案】分析：（1）先由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，然后根据串联电路特点及欧姆定律求出此时接入电路的阻值，
根据滑动变阻器接入电路的阻值及滑动变阻器允许通过的电流确定滑动变阻器的规格；
（2）根据灯泡正常发光时的电流确定电流表的量程，滑动变阻器与电流表串联接入电路，
电压表并联在滑动变阻器两端，注意滑动变阻器的接法，注意电表正负接线柱不要接反；
（3）电压表无示数，可能是与电压表并联的电路短路，或电压表并联电路之外电路存在断路，
或电压表接线柱接触不良；灯泡发光，说明灯泡没有短路；电流表有示数说明电路不存在断路；
综合分析可知，电路故障原因是：电压表接线柱接触不良；
（4）灯泡正常发光时，灯泡电压等于灯泡的额定电压，由串联电路的特点求出电压表的示数，
由表中数据找出该电压对应的电流值，然后由P=UI求出灯泡的额定功率；
（5）根据题意求出电路的最大电流，然后由P=UI求出电路消耗的最大功率．
解答：解：（1）灯泡正常发光时的电压等于额定电压U_L=3.5V，此时电路电流约为
I===0.35A，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=5V-3.5V=1.5V，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑==≈4.3Ω，即灯泡正常发光时的电路电流约为0.35A，滑动变阻器接入电路的阻值约为4.3Ω，：规格为“5Ω 0.3A”的滑动变阻器额定电流小于电路电流，不能选该电阻；规格为“30Ω  0.6A”的滑动变阻器虽然额定电流符合要求，但最大阻值太大，不方便调节，故不选该变阻器；规格为“10Ω  0.6A”的滑动变阻器额定电流及最大阻值都符合要求，故选规格为“10Ω  0.6A”的滑动变阻器；
故答案为：“10Ω  0.6A”．
（2）灯泡额定电压大于电压表的量程，因此电压表应与滑动变阻器并联，灯泡正常发光时的电流为0.35A，
电流表选0.6A量程；滑动变阻器与电流表串联接入电路，电压表并联在滑动变阻器两端，电路图如图所示；
故答案为：电路图如图所示．
（3）闭合开关小灯泡发光暗淡、电流表有示数，而电压表无示数，则出现该现象的原因可能是：
电压表的某一个接线柱接触不良，故选D；
故答案为：D．
（4）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=5V-3.5V=1.5V，由表中数据可知，
此时电路电流I=0.35A；灯泡额定功率P=U_LI=3.5V×0.35A=1.225W；
故答案为：1.225．
（5）按题意要求：电路的最大电流为灯泡额定电流的1.2倍，I_最大=0.35A×1.2=0.42A，
电路消耗的最大功率P=UI=5V×0.42A=2.1W；
故答案为：2.1．
点评：本题考查了连接实物图、选择实验器材、电路故障分析、求灯泡的额定功率、求电路功率等问题；连接电路图时，要根据所给电压表的量程及灯泡的额定电压确定电压表在电路中的位置，这是连接实物图的难点，也是组图的关键．