题目内容

4．在测定小灯泡电阻的是实验中（所用灯泡的额定电压U0=2.5V）

（1）小明小组采用图甲所示的方案，测量时发现闭合开关后，无论怎样移动滑片P，灯都不亮，电流表示数始终为0，电压表示数约为6V，则电路中出现的故障可能是灯泡断路；排除故障后，调节滑片到一定位置后电压表的示数为2.0V，要测量小灯泡正常工作时的电阻，应该把滑片向左（填“左”或“右”）移动直到电压表的示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常工作的电阻为5Ω，用此电路图还可以完成的实验是测定小灯泡的电功率．
（2）小刚小组因为电压表损坏，他们设计了如图丙所示的电路图（其中电源电压未知，电阻R的阻值一定，大小为10Ω）测量小灯泡正常工作时的电阻，请你帮他们完成实验：先将开关S拨到位置1，移动滑片P使电流表示数I1=0.25A；再保持滑片位置不动，将开关S拨到位置2，读出电流表示数I2，则小灯泡正常工作时的电阻的表达式为RL=$\frac{U}{I}$=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（或RL=$\frac{2.5V}{{I}_{2}-0.25A}$）．

分析 （1）灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外的电路断路；电流表示数为零，说明电路存在断路；电压表示数接近于电源电压，说明电压表与灯泡两端相连，灯泡之外电路不存在断路；综合分析可知电路故障为灯泡断路；
电压表示数是2.0V，小于灯泡额定电压，要使灯泡正常发光，由电路图可知，滑动变阻器滑片应向左移动，减小滑动变阻器接入电路的阻值，增大灯泡两端的电压，直到电压表示数等于灯泡额定电压为止；由图乙确定电流表量程与最小分度值，读出电流表示数，然后由欧姆定律求出灯泡的电阻；由P=UI求出灯泡的额定功率．
（2）没有电压表的情况下，利用定值电阻和电流表代替电压表与灯泡并联，首先计算出当电阻两端的电压为2.5V时的电流，闭合开关到1，调节滑动变阻器，观察电流表的示数，使电阻两端的电压等于2.5V；然后闭合开关到2，读出电流表的示数，根据并联电路的电流关系计算出通过小灯泡的电流，根据欧姆定律计算出灯泡正常发光时的电阻．

解答 解：（1）闭合开关后，发现无论怎样移动滑片P，灯都不亮，电流表示数始终为0，电压表示数约为6V，则电路中出现的故障可能是：灯泡断路；
向左移动滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端的电压增大，直到电压表示数达到2.5V为止；
由图乙可知，电流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数为0.5A，
灯泡正常发光时的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
根据P=UI可以计算出小灯泡的额电功率，所以此实验可测定小灯泡的电功率；
（2）图丙中小灯泡和电阻并联，两端电压相等，所以当小灯泡正常发光时，定值电阻两端的电压U=2.5V，
则通过定值电阻的电流为I1=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
测量小灯泡正常发光的电阻时，先将开关S拨到位置1，移动滑片P使电流表示数I1=0.25A；
在保持滑片P不动，将开关S拨到位置2，电流表测量干路电流，读出电流表示数I2；
根据并联电路的电流特点，通过小灯泡的电流为I=I2-I1，
小灯泡正常发光的电压为U=I1R，
所以小灯泡正常工作时的电阻的表达式为：
RL=$\frac{U}{I}$=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
或为RL=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{{I}_{2}-0.25A}$．
故答案为：（1）灯泡断路；左；5；测定小灯泡的电功率；
（2）0.25A；滑片位置；RL=$\frac{U}{I}$=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（或RL=$\frac{2.5V}{{I}_{2}-0.25A}$）．

点评 本题考查了电路故障分析、欧姆定律的应用、并联电路的特点、实验操作设计，本题第（2）小题应用了等效替代法，第（2）小题有一定的难度，解题是时要注意认真分析．

练习册系列答案
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根据以上信息回答：
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13．塑料瓶盖是外缘有一些竖条纹，这样做的目的是为了增大摩擦；骑自行车时用力捏闸，是利用增大压力的方法来增大摩擦．
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