Question

13．小明為測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻（阻值約為10?），設(shè)計(jì)了圖1所示的電路圖．已知電源電壓為6V，燈泡的額定電壓為3.8V，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20? 1A”字樣．
（1）圖2是小明根據(jù)電路圖連接的實(shí)物圖．閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光；經(jīng)檢查，是由于一根導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤．請(qǐng)你在實(shí)物圖中連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線(xiàn)上打“×”并補(bǔ)畫(huà)出正確的連線(xiàn)．
（2）若電壓表0～15V的量程損壞，為完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你使用原有器材重新設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)電路，并將設(shè)計(jì)的電路圖畫(huà)在上面的虛線(xiàn)框內(nèi)．
（3）根據(jù)你的設(shè)計(jì)重新連接電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2.2V，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A，則小燈泡的電阻是9.5?．
（4）利用圖中的器材還能完成的實(shí)驗(yàn)是測(cè)量小燈泡電功率．（寫(xiě)出一個(gè)即可）

Answer 1

分析 （1）電壓表的內(nèi)阻很大，串聯(lián)在電路中．其它元件都相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn)，都不能正常工作．
實(shí)物連接圖中找錯(cuò)誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的正確使用上考慮：
從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線(xiàn)柱的接入方法上考慮．
從滑動(dòng)變阻器選擇的接線(xiàn)柱考慮．
（2）電壓表0～15V量程損壞，電源電壓為6V，燈泡額定電壓為3.8V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，使滑動(dòng)變阻器兩端電壓為2.2V，可以完成實(shí)驗(yàn)．
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系，要增大滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，需要增大接入電路中的電阻；根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出小燈泡的電阻．
（4）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的器材和電路的連接確定還能完成的電學(xué)實(shí)驗(yàn)

解答 解：（1）電壓表的內(nèi)阻很大，串聯(lián)在電路中．電路中幾乎無(wú)電流，所以電流表無(wú)示數(shù)，燈泡不亮．
經(jīng)分析，滑動(dòng)變阻器與燈泡并聯(lián)錯(cuò)誤．如果電流從電流表出來(lái)，先經(jīng)過(guò)燈泡，再滑動(dòng)變阻器，到電源的負(fù)極．
只移動(dòng)一根導(dǎo)線(xiàn)的情況下，會(huì)造成電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓．
如果電流從電流表出來(lái)，先經(jīng)過(guò)滑動(dòng)變阻器，再經(jīng)燈泡到電源的負(fù)極，只改變一根導(dǎo)線(xiàn)，電壓表測(cè)燈泡電壓，符合題意．如圖．
 
（2）燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器電壓為：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V．
所以電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端．如圖．
 
（3）由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，燈泡額定電壓是3.8V，電源電壓為6V；
閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為6V-3.8V=2.2V；燈泡正常發(fā)光時(shí)電路電流為0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
（4）本實(shí)驗(yàn)的器材和電路連接與測(cè)小燈泡的電功率是相同的，所以，利用圖中所示的裝置，還能完成初中物理電學(xué)的測(cè)小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）不亮；見(jiàn)上圖．（2）見(jiàn)上圖．（3）2.2；9.5；（4）測(cè)量小燈泡電功率．

點(diǎn)評(píng) 本題考查伏安法測(cè)電阻，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，做好手和眼的分工．在實(shí)物圖中找出錯(cuò)誤之處，對(duì)電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的正確使用逐條分析，防止遺漏錯(cuò)誤．