Question

20．在測定額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率（正常發(fā)光時(shí)電阻約為8Ω）的實(shí)驗(yàn)中，電源為兩節(jié)新干電池．

（1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開．請用筆畫線將圖乙電路連接完整，要求滑片P向左滑動時(shí)，接入電阻變小．
（2）電路連接后，閉合開關(guān)，移動滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，但電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障可能是小燈泡短路．
（3）排除故障后，為了測量小燈泡的額定功率，調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡額定功率是0.75W．
（4）若實(shí)驗(yàn)中電流表壞了，為了測量小燈泡的額定功率，小明想選用一個(gè)R₀=8Ω的電阻，設(shè)計(jì)了如圖丁的電路及實(shí)驗(yàn)方案：
①調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為額定電壓；
②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)，測出R₀兩端的電壓U₀，通過計(jì)算得到小燈泡的額定功率．指出他的設(shè)計(jì)方案中存在的兩個(gè)問題：
問題一：電壓表正負(fù)接線柱接反；問題二：R₀阻值偏大，無法使電壓表示數(shù)調(diào)到2.5V．

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；根據(jù)滑動變阻器特殊要求確定滑動變阻器的連接．
（2）移動滑片后，電流表有示數(shù)，說明電路中存在短路，電壓表有示數(shù)，說明電壓中間短路．
（3）測量小燈泡額定功率，電壓示數(shù)應(yīng)等于額定電壓，讀出電流表示數(shù)，由P=UI計(jì)算電功率．
（4）檢查設(shè)計(jì)問題時(shí)，首先考慮電表的正負(fù)接線柱、量程，然后考慮能否滿足設(shè)計(jì)要求．

解答 解：（1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；根據(jù)“滑動變阻器滑片P向左滑動時(shí)，接入電阻變小”可知，滑動變阻器應(yīng)接左下接線柱，如圖所示．

（2）移動滑片后，電流表有示數(shù)，燈泡始終不亮，說明電路中存在短路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的小燈泡短路．
（3）測量小燈泡額定功率，電壓示數(shù)應(yīng)等于燈泡的額定電壓2.5V；圖中電流表量程0～0.6A，分度值0.02A，電流表示數(shù)為0.3A，小燈泡額定功率：P_額=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（4）只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)致電壓表的正負(fù)接線柱接反了，不能測出R₀兩端的電壓；
燈泡正常工作時(shí)電流約為I=0.3A，此時(shí)R₀的電壓U₀=IR₀=0.3A×8Ω=2.4V，
電源電壓應(yīng)為U=U_滑+U_燈+U₀=U_滑+2.5V+2.4V=U_滑+4.9V，而實(shí)物圖中兩節(jié)干電池串聯(lián)，電源電壓為3V，所以不能保證燈泡正常發(fā)光；其根本原因是R₀阻值偏大，R₀兩端電壓偏大，無法使電壓表示數(shù)調(diào)到2.5V．
故答案為：（1）斷開；如上圖所示；（2）小燈泡短路；（3）2.5；0.75；
（4）電壓表正負(fù)接線柱接反；R₀阻值偏大，無法使電壓表示數(shù)調(diào)到2.5V．

點(diǎn)評 此題考查了，電路基本操作、電路連接、故障分析、電功率計(jì)算、電路設(shè)計(jì)中存在的問題，對學(xué)生電路的綜合分析能力要求較高．