Question

8．某實驗小組要測量小燈泡的正常發光的電阻，實驗室的器材有：標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為6V）、電壓表、電流表、滑動變阻器有“A：5Ω 1A”、“B：20Ω 2A”、“C：50Ω 2A”三種規格、開關、導線若干．
（1）你用筆畫線代替導線將電路連接完整，要求滑片P向A端移動時，小燈泡變暗．

（2）實驗中發現電壓表示數為0，燈泡不亮，電流表示數，則故障的原因可能是燈泡短路．
（3）排除故障后，正確連接電路，閉合開關后，觀察電壓表、電流表的示數分別如圖乙所示，其示數分別為1.2V，0.24A．電路中滑動變阻器的規格是B（選填“A”、“B”或“C”）．將滑片移動中點時，小燈泡恰好正常發光，這時小燈泡的電阻為7.14Ω．（結果保留到小數點后兩位）

Answer 1

分析 （1）測小燈泡功率的實驗中滑動變阻器應串聯入電路中，根據滑片P向A端移動時，小燈泡變暗的要求連接實物電路圖，電壓表與用電器并聯．
（2）在判斷故障時，電表的示數的變化很關鍵，若電壓表有示數，說明電壓表與電源能相通，若無示數，說明電壓表與電源不能相通，或并聯部分電路短路；電流表有示數說明電路是通路，無示數電路可能斷路；
（3）燈泡與滑動變阻器串聯，剛閉合開關時，滑動變阻器電阻最大．由電源電壓、小燈泡兩端電壓和電路電流，根據R=$\frac{U}{I}$求出滑動變阻器的最大電阻值；將滑片移動到中點時，小燈恰好正常發光，求出此時通過滑動變阻器的電流，就是小燈泡的額定電流，根據額定電流和額定電壓用公式R=$\frac{U}{I}$就可以算出燈泡的電阻．

解答 解：
（1）測小燈泡功率的實驗中滑動變阻器應串聯入電路中，由題滑動變阻器的滑片P向A端移動時小燈泡變暗，所以此時變阻器連入阻值變大，應將接B接入電路中，電壓表與燈泡并聯，因為小燈泡的規格為“2.5V”，所以電壓表的量程為0-3V，如圖所示：

（2）電流表有示數，說明電路是通路．電壓表并聯在燈的兩端無示數，而燈不亮，由此判斷可能是燈泡短路造成的；
（3）燈泡與滑動變阻器串聯，剛閉合開關時，滑動變阻器電阻最大，此時電壓表示數為1.2V，電流表示數為0.24A，
所以滑動變阻器的最大阻值R=$\frac{U-{U}_{燈}}{R}$=$\frac{6V-1.2V}{0.24A}$=20Ω，由此可知，電路中使用的滑動變阻器的規格是B：20Ω 2A；
將滑片移動到中點時，滑動變阻器接入電路的阻值為最大阻值的一半，小燈恰好正常發光，小燈泡兩端的電壓為2.5V，此時通過滑動變阻器的電流就是燈泡的額定電流，
即I=$\frac{U-{U}_{燈}}{\frac{1}{2}R}$=$\frac{6V-2.5V}{10Ω}$=0.35A；
燈泡的額定電壓是2.5V，額定電流是0.35A，則燈泡的電阻為：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.35A}$=7.14Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡短路；（3）1.2；0.24；B；7.14．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇、滑動變阻器的接法、故障分析、電壓表的讀數、電流表的讀數、歐姆定律和電阻的計算，涉及的知識點較多，但都是我們必須掌握的內容．