Question

10．如图1所示，是小明设计的测量一个小灯泡额定功率的电路图．已知定值电阻R₀=15Ω，滑动变阻器R（“20Ω   1A”），电源电压恒为18V，小灯泡L的额定电压为6V，小灯泡L的电阻约为12Ω．

（1）连接电路时，开关S应当断开（选填“断开”或“闭合”），滑片P应移到滑动变阻器的最右端．（选填“左端”或“右端”）
（2）请用笔画线代替导线，将图2的实物图补充完整．
（3）小明合理的连接好电路，并按正确的顺序操作，但闭合开关后灯不亮，电压表有示数，电流表的示数为0，你认为出现的故障是A
A．可能是灯丝断了             B．可能是滑动变阻器开路
C．可能是小灯泡短路          D．可能是电流表开路
（4）小明正确连接电路后，进行实验．当电压表的示数为5V时，小灯泡的实际功率小于小灯泡的额定功率（选填“等于”、“小于”或“大于”），为了使小灯泡正常发光，此时应该向左（选填“左”或“右”）边移动滑片．小灯泡正常发光时，电流表的指针如图3所示，通过小灯泡的电流为0.48A，其额定功率为2.88W，此时灯泡的电阻为12.5Ω．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，连接电路时，开关S应当断开；闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值，根据滑动变阻器的接法，确定滑动变阻器滑片的位置；
（2）由电路图知，电压表连接不完整，根据灯泡额定电压选择电压表量程，把电压表并联在灯泡两端；
（3）若电流表没有示数，说明电路存在断路，电压表有示数且接近电源电压，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则电路故障原因是：灯泡断路．
（4）小灯泡两端的电压小于额定电压时，实际功率小于额定功率；小灯泡两端的电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率；小灯泡两端的电压大于额定电压时，实际功率大于额定功率．
灯泡的额定电压为6V，实际电压为5V时，说明滑动变阻器分得的电压过大，要想使小灯泡两端的电压增大到额定电压6V，滑动变阻器的电阻应减小．
已知灯泡的额定电压和电阻大约值，可根据欧姆定律算出电流的大约值，确定电流表的量程；由图c确定电流表的最小分度值，根据电流表指针位置读出电流表示数，然后由公式P=UI求出灯泡的额定功率、由R=$\frac{U}{I}$求出灯泡的电阻．

解答 解：
（1）为了保护电路，连接电路时，开关S应当断开；
由电路图知，当滑动变阻器滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，因此闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应滑到最右端；
（2）灯泡额定电压是6V，因此电压表选择15V量程，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示：
．
（3）电流表的示数为0，说明电路中有断路现象，电压表有示数说明电压表正负接线柱与电源连通的部分没有断路现象，所以可以判断是灯泡断路；故选：A．
（4）小灯泡L的额定电压为6V，实际电压为5V时，实际功率小于额定功率；灯泡的额定电压为6V，实际电压为5V时，说明滑动变阻器分得的电压过大，要想使小灯泡两端的电压增大到额定电压6V，滑动变阻器的电阻应减小，向左移动．
小灯泡L的电阻约为12Ω，由欧姆定律知，小灯泡正常发光的流约为$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，所以电流表量程应选0-0.6A，由图3知：电流表最小分度值是0.02A，电流表示数I_额=0.48A，
灯泡的额定功率P=U_额I_额=6V×0.48A=2.88W；
灯泡的电阻R=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{6V}{0.48A}$=12.5Ω．
故答案为：（1）断开；右端；（2）见上图；（3）A；（4）小于；左；2.88；12.5．

点评 本题考查了连接实物图、滑动变阻器的调节、电路故障分析、电流表读数、求灯泡的额定功率，是实验的常考问题；
连接电路时要根据灯泡额定电压确定电压表量程；分析电路故障时，要考虑各种可能的故障原因，然后综合分析找出原因；对电表读数时，要先确定电表的量程与最小分度值，然后根据电表指针位置读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．