Question

5．小明和小红在电学实验室发现一块电路板，板上已串联接有不可拆卸的小灯泡L和定值电阻R，小灯泡上标有“3.8V”的字样，a、b、c是外露的接线柱．小明准备用如图甲所示的器材来探究小灯泡L和定值电阻R的电学特征．已知电源电压恒为6V，滑动变阻器的规格是“40Ω  0.6A”．
（1）小明用“伏安法”测量定值电阻R的阻值．
①请用笔画线代替导线，将图甲中的电路补完整．（要求：滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表示数变小）

②小明规范操作并正确连接电路，闭合开关后却看到电流表无示数，电压表的示数如图乙所示，则电路故障可能是C．
A．电阻R断路   B．开关S断路   C．电流表短路   D．滑动变阻器短路
③分析故障后，小明通过推算得知R=10Ω．
（2）排除电路故障后，小明决定测量小灯泡的额定功率．
①为了测量灯泡两端的电压，在图甲电路中，小明只将“电压表负接线柱接a点的导线”由a点改接到c点．老师认为这一方法不可行，理由是电压表量程选错．
②正确改接电路后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某处时，用电压表直接测得灯泡两端的电压为3.5V，要测量小灯泡的额定功率，应再将滑动变阻器的滑片向A（选填“A”或“B”）端移动；当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为0.76W．
③同组的小红提出，在调节滑片使灯泡正常发光时，很难准确判定电压表的示数是否刚好为3.8V，因此造成一定的测量误差．她认为可以在小明实验的基础上，不更换器材，只改进电路，便可提高测量的准确度．请简要写出小红的改进方案：将电压表并联在滑动变阻器的两端；为确保该方案实施过程中电路安全，请写出闭合开关前的操作要点：滑动变阻器的阻值应调至最大．

Answer 1

分析 （1）①电流表、滑动变阻器均串联在电路中，注意电流表量程和滑动变阻器接线柱的选择；
②电流表不偏转说明电路有断路，电压表有示数说明电压表和电源两极连接的部分没有断路；
③根据R=$\frac{U}{I}$求出电阻；
（2）①根据电压表的正负接线柱的接法分析；
②根据串联电路的分压规律分析；
③由于小灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表必须选择大量程，这样造成电压测量不精确，为了使测量误差更小，可将电压表并联在滑动变阻器的两端，改接小量程．据此分析．

解答 解；（1）①电流表、滑动变阻器均串联在电路中；电流表应选择0～0.6A量程；滑动变阻器接入电路的电阻丝就是下面被连接的接线柱与滑片P之间的部分，滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小，则应接左接线柱．实物电路连接如下：
；
②电流表有示数，而电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源间是通路，电压表示数为2V，要小于电源电压，故电压表测量的是灯泡两端的电压，故故障为：电流表短路，故选C；
③电流表示数为0.2A，电压表示数为2V，则：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（2）①电流应从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出，小明只将“电压表负接线柱接a点的导线”由a点改接到c点，由于电压发生了变化，故量程选错；
②移动滑动变阻器的滑片到某处时，用电压表直接测得灯泡两端的电压为3.5V，要测量小灯泡的额定功率，应使电压为3.8V，应再将滑动变阻器的滑片向 A端端移动；当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为：P=UI=3.8V×0.2A=0.76W；
③由于小灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表必须选择大量程，这样造成电压测量不精确，为了使测量误差更小，可将电压表并联在滑动变阻器的两端，改接小量程．
因为电源电压为6V，则变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V时，此时小灯泡恰好正常好光．
因此，补充的步骤为：a．断开开关，将电压表并联在滑动变阻器的两端（此时选择小量程）；
b．闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.2V，并读出此时电流表的示数；
c．计算出灯的额定功率．
闭合开关前，滑动变阻器的阻值应调至最大．
故答案为：（1）①如图；②C；③10；（2）①电压表量程选错；②A；0.76；③将电压表并联在滑动变阻器的两端；滑动变阻器的阻值应调至最大．

点评 了解探究并联电路电流特点实验的连接，探究的过程与结论的得出，属本实验常考的内容；本题考查了测量小灯泡电功率的实验中，实物图的连接、电流表的读数、电功率的计算、实验的改进与分析等，综合性强，有一定新意．