Question

2．測量“小燈泡的額定功率”．小燈泡的額定電流為0.4A，燈絲阻值在15Ω～25Ω之間．器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為12V）、開關各一個，滑動變阻器 （“5Ω 2A”、“20Ω 1A”）兩個，導線若干．

（1）如圖甲所連接的實物圖中有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導線上打“×”，并畫出正確的連線．
（2）電路連接正確后，閉合開關前，滑片應置于最右端（選填“左”或“右”）．閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，若故障只有一處，則電路故障可能是：燈泡處斷路．
（3）排除故障后，繼續(xù)實驗，閉合開關，移動滑片，當電流表的示數(shù)為0.4A時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為9V，小燈泡的額定功率為3.6W．
（4）因為小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的阻值為7.5Ω，大于5Ω，所以實驗中所選用的滑動變阻器規(guī)格為20Ω1A．

Answer 1

分析 （1）在實物連接圖中找到錯誤之處：主要分析電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用，從電壓表和電流表的正負接線柱、量程、連接方式，滑動變阻器的接線柱和連入方式上逐條分析；
（2）閉合開關前，滑片應滑到阻值最大值處；電流表無示數(shù)，說明電路可能斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通了，由此判斷電路故障；
（3）由圖示電壓表確定電壓表量程與分度值，讀出電壓表示數(shù)，由P=UI求出燈泡額定功率．
（4）由串聯(lián)電路特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端電壓，由歐姆定律求滑動變阻器接入電路的阻值，據(jù)此選擇滑動變阻器．

解答 解：（1）由圖可知，小燈泡被短路了，電壓表與小燈泡串聯(lián)了，應將電壓表應并聯(lián)在小燈泡兩端；將滑動變阻器到小燈泡左端的線改接在小燈泡的右端；如下圖所示：

（2）為了電路安全，開關閉合前滑片應滑到阻值最大值處，因此甲圖中的滑片P應位于最右端．
閉合開關，電流表無示數(shù)，說明電路是斷路，小燈泡不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的這部分電路斷路了，即小燈泡斷路；
（3）因為小燈泡得到電阻在15Ω～25Ω之間，額定電流為0.4A，故電壓的范圍為：U_最小=IR=0.4A×15Ω=6V，U_最大=IR=0.4A×25Ω=10V，所以電壓表量程是0～15V，分度值是0.5V，電壓表示數(shù)為9V，
燈泡額定功率P=UI=9V×0.4A=3.6W；
（4）燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓為U_滑=U-U_L=12V-9V=3V，
因為I=$\frac{U}{R}$所以此時滑動變阻器接入電路的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.4A}$=7.5Ω＞5Ω，
因此應選規(guī)格為“20Ω　　1A”的滑動變阻器．
故答案為：（1）如右圖所示；（2）右；燈泡處斷路；（3）9；3.6（4）小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的阻值為7.5Ω，大于5Ω；20Ω   1A．

點評 本題考查了連接實物電路圖、選擇滑動變阻器、電表讀數(shù)、求燈泡功率等問題；應用串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值是正確選擇滑動變阻器的關鍵．