Question

2．小紅用如圖甲所示的電路測定小燈泡的額定功率，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲的電阻約為6Ω，除小燈泡外，實驗室提供的器材有：電壓為6V的電源，電流表（0-0.6A 0-3A），電壓表（0-3V 0-15V），滑動變阻器R₁（20Ω 1.5A），滑動變阻器R₂（5Ω 1A），開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，實驗中，小紅經(jīng)過分析，電流表選用了（0-0.6A）量程．

（1）為保證實驗的順利進行，提高實驗的準確性，電壓表量程該選0～3V，滑動變阻器應(yīng)該選20Ω1.5A．
（2）請按照小紅設(shè)計的電路圖，幫助她用鉛筆畫線代替導(dǎo)線，把圖乙中實物連接圖補充完整．
（3）如圖甲，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移到右端（選填“左”或“右”）；實驗中，由于某種原因，導(dǎo)致電壓表的示數(shù)變?yōu)榱�，電流表的示�?shù)增大，則電路可能出現(xiàn)的故障是電壓表局部短路或小燈泡L局部短路．

Answer 1

分析 ①實驗測量小燈泡的額定功率，要求小燈泡兩端的電壓達到額定電壓，根據(jù)這個電壓值選擇電壓表的量程；計算出小燈泡正常發(fā)光時，需要串聯(lián)的電阻值，根據(jù)這個電阻值選擇合適的滑動變阻器；
②小燈泡和滑動變阻器組成串聯(lián)電路，電流表測電流，串聯(lián)在電路中；電壓表測量燈泡兩端的電壓，與小燈泡并聯(lián)；
③電學(xué)實驗，連接電路時開關(guān)要斷開，滑片移到最大阻值處；電壓表示數(shù)為零，說明電壓表被短路或者與電源連接部分有斷路，再根據(jù)電流表的示數(shù)情況判斷電路故障

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓是2.5V，因此電壓表量程選擇0～3V；電源電壓是6V，小燈泡要想正常發(fā)光，必須串聯(lián)一個滑動變阻器起分壓作用：
分擔的電壓U′=6V-2.5V=3.5V，電路中的電流等于燈泡的額定電流，即I′=I_燈=$\frac{{U}_{燈}}{{R}_{燈}}$=$\frac{2.5V}{6Ω}$=0.4A，
所以此時滑動變阻器接入電路的阻值為R′=$\frac{{U}^{′}}{{I}^{′}}$=$\frac{3.5V}{0.4A}$=8.75Ω，因此選擇R₁（20Ω  1.5A）．
答：電壓表選擇0～3V量程，滑動變阻器選擇R₁（20Ω  1.5A）．
（2）電壓表量程選擇0～3V，滑動變阻器按照“一上一下”的方式接入電路，如下圖所示：

（3）任何電學(xué)實驗，連接電路時開關(guān)要斷開，滑片移到最大阻值處，滑動變阻器下端選擇的是左端的接線柱，因此滑片要移到右端；
電壓表示數(shù)為零，說明電壓表被短路或者與電源連接部分有斷路，因為電流表有示數(shù)，所以電路無斷路，因此電路故障是電壓表局部短路（或小燈泡L局部短路）．
故答案為：（1）0～3V；20Ω1.5A；（2）電路連接如上圖所示：（3）右；電壓表局部短路或小燈泡L局部短．

點評 本題易錯問題有兩個：
（1）滑動變阻器規(guī)格的選擇，滑動變阻器起分壓的作用，根據(jù)需要分擔的電壓值和電路中的電流值，計算出接入的電阻值，選擇合適的滑動變阻器．
（2）電壓表和電流表判斷電路故障的方法和思路，分兩種情況：
①電壓表無示數(shù)說明電壓表所測量電路中，包含電源的部分電路斷路或不包含電源部分短路，再由電路中有無電流來判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無電流，則電路為斷路．
②電壓表有示數(shù)說明電壓表所測量電路中，包含電源的部分電路短路或不包含電源部分斷路，再由電路中有無電流來判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無電流，則電路為斷路．