Question

2．小红用如图甲所示的电路测定小灯泡的额定功率，小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝的电阻约为6Ω，除小灯泡外，实验室提供的器材有：电压为6V的电源，电流表（0-0.6A 0-3A），电压表（0-3V 0-15V），滑动变阻器R₁（20Ω 1.5A），滑动变阻器R₂（5Ω 1A），开关一个，导线若干，实验中，小红经过分析，电流表选用了（0-0.6A）量程．

（1）为保证实验的顺利进行，提高实验的准确性，电压表量程该选0～3V，滑动变阻器应该选20Ω1.5A．
（2）请按照小红设计的电路图，帮助她用铅笔画线代替导线，把图乙中实物连接图补充完整．
（3）如图甲，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到右端（选填“左”或“右”）；实验中，由于某种原因，导致电压表的示数变为零，电流表的示数增大，则电路可能出现的故障是电压表局部短路或小灯泡L局部短路．

Answer 1

分析 ①实验测量小灯泡的额定功率，要求小灯泡两端的电压达到额定电压，根据这个电压值选择电压表的量程；计算出小灯泡正常发光时，需要串联的电阻值，根据这个电阻值选择合适的滑动变阻器；
②小灯泡和滑动变阻器组成串联电路，电流表测电流，串联在电路中；电压表测量灯泡两端的电压，与小灯泡并联；
③电学实验，连接电路时开关要断开，滑片移到最大阻值处；电压表示数为零，说明电压表被短路或者与电源连接部分有断路，再根据电流表的示数情况判断电路故障

解答 解：（1）小灯泡的额定电压是2.5V，因此电压表量程选择0～3V；电源电压是6V，小灯泡要想正常发光，必须串联一个滑动变阻器起分压作用：
分担的电压U′=6V-2.5V=3.5V，电路中的电流等于灯泡的额定电流，即I′=I_灯=$\frac{{U}_{灯}}{{R}_{灯}}$=$\frac{2.5V}{6Ω}$=0.4A，
所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为R′=$\frac{{U}^{′}}{{I}^{′}}$=$\frac{3.5V}{0.4A}$=8.75Ω，因此选择R₁（20Ω  1.5A）．
答：电压表选择0～3V量程，滑动变阻器选择R₁（20Ω  1.5A）．
（2）电压表量程选择0～3V，滑动变阻器按照“一上一下”的方式接入电路，如下图所示：

（3）任何电学实验，连接电路时开关要断开，滑片移到最大阻值处，滑动变阻器下端选择的是左端的接线柱，因此滑片要移到右端；
电压表示数为零，说明电压表被短路或者与电源连接部分有断路，因为电流表有示数，所以电路无断路，因此电路故障是电压表局部短路（或小灯泡L局部短路）．
故答案为：（1）0～3V；20Ω1.5A；（2）电路连接如上图所示：（3）右；电压表局部短路或小灯泡L局部短．

点评 本题易错问题有两个：
（1）滑动变阻器规格的选择，滑动变阻器起分压的作用，根据需要分担的电压值和电路中的电流值，计算出接入的电阻值，选择合适的滑动变阻器．
（2）电压表和电流表判断电路故障的方法和思路，分两种情况：
①电压表无示数说明电压表所测量电路中，包含电源的部分电路断路或不包含电源部分短路，再由电路中有无电流来判断是断路还是短路．有电流，则电路为短路；无电流，则电路为断路．
②电压表有示数说明电压表所测量电路中，包含电源的部分电路短路或不包含电源部分断路，再由电路中有无电流来判断是断路还是短路．有电流，则电路为短路；无电流，则电路为断路．