Question

6．小明在測“小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓是6V，小燈泡的額定電壓是2.5V，額定功率小于1W．規格分別為“8Ω  1A”和“50Ω  0.5A”的滑動變阻器各一個．
（1）如圖是小明連接的部分實驗電路，請你先將電路連接完整．

（2）小明連接的電路中，電流表接的是大量程，滑片滑到了阻值最大端．在檢查電路連接正確后，小明又進行了實驗操作，并根據觀察到的實驗現象將電流表從大量程改為小量程．則他進行的實驗操作是：閉合開關，將滑動變阻器滑片從阻值最大端緩慢向阻值最小端滑動，觀察電壓表和電流表示數．觀察到的實驗現象是：電壓表示數為3V時，電流表示數不大于0.6A．
（3）小明應選用規格為50Ω 0.5A的滑動變阻器．
（4）小紅在實驗時，閉合開關，發現小燈泡不亮，她猜想有下面幾種可能：
A．燈絲斷了；B．變阻器斷了；C．小燈泡短路；D．電流表短路
①分析可知，不可能是D（填字母）；
②若猜想C成立，則電壓表示數無，電流表示數有（填“有”或“無”）．

Answer 1

分析 （1）由小燈泡的額定電壓確定電壓表選用的量程與燈并聯，變阻器按一下一上接入電路中；
（2）電流表選擇的量程過大，電流表指針偏轉角度太小，讀數誤差較大；調節滑動變阻器滑片，電流表指針變化范圍小，不便于讀數；
（3）根據小燈泡的額定電壓是2.5V，額定功率小于1W，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求燈的電阻大于多少；
根據串聯電路電壓的規律，燈正常發光時，變阻器分得的電壓，根據分壓原理，變阻器連入電路的電阻大于多少歐姆，據此確定選用的變阻器；
（4）逐一分析每個選項，確定答案及電表示數．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓是2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯，變阻器按一下一上接入電路中，如下所示：

（2）實驗中電流表選擇大量程0～3A，燈泡兩端允許加得最大電壓為3V，額定電壓為2.5V的小燈泡，額定功率小于1W，根據P=UI，電路的最大電流小于I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，0～3A量程太大，閉合開關后，電流表指針偏轉角度太小，不便于讀數，讀數誤差較大，另一方面，移動滑動變阻器滑片時電流表指針變化范圍很小不便于讀數，不便于進行多次測量；
（3）小燈泡的額定電壓是2.5V，額定功率小于1W，燈的電阻大于：R_燈=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{1W}$=6.25Ω，
根據串聯電路電壓的規律，燈正常發光時，變阻器分得的電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，變阻器的電壓是燈的電壓的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍，根據分壓原理，變阻器連入電路的電阻大于1.4×6.25Ω=8.75Ω，故應選用50Ω 0.5A的變器；
（4）小紅在實驗時，閉合開關，發現小燈泡不亮，她猜想有下面幾種可能：
A．燈絲斷了，燈不亮，則電壓表串聯在電路中，因電壓表內阻很大，電流表無示數，電壓表與電源連通，示數接近電源電壓；
B．變阻器斷了，整個電路為斷路，燈不亮，兩表均沒有示數，
C．小燈泡短路；燈不亮，電壓表無示數，電流表有示數；
D．電流表短路，燈亮，電流表無示數，電壓表有示數
①分析可知，不可能是D；
②若猜想C成立，則電壓表示數無，電流表示數有．
故答案為：
（1）如上所示；
（2）閉合開關，將滑動變阻器滑片從阻值最大端緩慢向阻值最小端滑動，觀察電壓表和電流表示數；電壓表示數為3V時，電流表示數不大于0.6A；
（3）50Ω 0.5A；
（4）①D；②無；有．

點評 本題考查了連接實物圖、實驗操作分析、實驗測量方案的選擇、對器材的選擇及故障的分析，是電學實驗的常考內容；解題時要認真、細心．