Question

6．小明同学利用电压表和电流表“测量小灯泡的电阻值”（已知小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器的规格是“1A，30Ω”），电源电压恒为3V，实验电路图如图1所示：

（1）在连接电路前，开关应断开；连接电路后，滑片P应移到最右（填“左”或“右”）端再闭合开关；实验中，当滑片P移到某一位置时，电流表A和电压表V示数如图2所示，则此时小灯泡的阻值为9Ω．
（2）小明在实验时，小灯泡突然熄灭，检查发现电流的示数为零，电压表的示数接近电源电压，请你帮小明分析电路的故障可能是：小灯泡断路；
（3）若小红同学想用已连好的电路“测小灯泡的额定电功率”，请你帮他把主要的实验步骤补充完整：
①移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V时，读出电流表的示数；
②利用原理：P=UI计算出小灯泡的额定电功率．
（4）同组的小刚找来了几个定值电阻替代小灯泡，想探究“电流与电阻的关系”，此实验要用
控制变量方法，所以他移动滑动变阻器使电压表始终为1.5V，那么他使用的定值电阻最大就不能超过30Ω．

Answer 1

分析 （1）开关闭合前，滑片P应移到最大值处；根据图2读出电压表和电流表示数，由R=$\frac{U}{I}$计算此时灯泡的电阻；
（2）小灯泡突然熄灭，电流表没有示数，电路断路了，电压表有示数，可能与之并联的电路部分发生断路；
（3）测量小灯泡的额定电功率，应使灯泡电压达到额定电压，读出此时电流表示数，根据电功率计算公式计算即可；
（4）探究“电流与电阻的关系”时，要控制不同定值电阻的电压保持不变；由题目条件可知变阻器分得的电压，根据分压原理求定值电阻的最大值．

解答 解：
（1）为了保护电路安全，开关闭合前，滑片P应移到最大值右端；
电压表测灯泡两端电压，由于灯泡的额定电压2.5V，所以电压表应使用0-3V量程，分度值0.1V，由2图可知其示数为1.8V；电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.2A；
此时小灯泡的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.2A}$=9Ω；
（2）小灯泡突然熄灭，由电流表无示数可知电路断路，但电压表有示数说明电压表与电源相连部分正常，可能是灯泡断路了；
（3）要测小灯泡的额定电功率，应使灯泡电压达到额定电压，即调节滑片P，使电压表的示数为2.5V，读出此时电流表示数，根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（4）探究“电流与电阻的关系”时，要控制不同定值电阻的电压保持不变，要用到控制变量法；
移动滑动变阻器使电压表始终为1.5V，则根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知：
滑动变阻器分去的电压为3V-1.5V=1.5V；
根据分压原理可得：$\frac{{R}_{定}}{{R}_{变}}$=$\frac{{U}_{定}}{{U}_{变}}$=$\frac{1.5V}{1.5V}$=$\frac{1}{1}$，因变阻器连入电路的最大阻值为30Ω，所以，定值电阻的最大阻值R_定=R_变=30Ω．
故答案为：（1）右；9；（2）小灯泡断路；（3）2.5；P=UI；（4）控制变量；30．

点评 本题将考查“小灯泡的电阻值”与“探究电流与电阻的关系”两个实验，涉及测量原理、电路的连接、故障的分析与判断、控制变量法、器材的选定等知识，综合性较强．