Question

6．在“測定小燈泡電功率”的實驗中，選用了測定電壓為2.5V、電阻約為10Ω的小燈泡，6V恒壓直流電源，最大阻值為50Ω的滑動變阻器．

（1）請你添加兩根條導線，將圖1所示的實物圖不從完整；
（2）閉合開關S前，應把圖1中滑動變阻器的滑片P置于最左（選填“左”或“右”）端；
（3）檢查電路連接正確后，用開關進行“試觸”時發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮、電流表指針不偏轉、電壓表指針偏轉，則故障原因可能是C．
A．電流表接觸不良
B．電流表的接線柱接反
C．小燈泡的燈絲斷了
D．滑動變阻器的接線柱松動
（4）排除故障后，由測得的數據作出如圖2所示的小燈泡的I-U圖象，其中符合實際的是B．

（5）若電流表損壞，用阻值為R₀的定值電阻、開關替代，為了測小燈泡正常發(fā)光時的電阻值R₁，請只添加兩條導線完成圖2所示的實驗電路的連接：
實驗步驟：
①斷開開關S₃、閉合開關S₁、S₂，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表示數為2.5V；
②保持滑動變阻器的滑片位置不變，斷開開關S₂、閉合開關S₃，記錄電壓表表的示數為U．請用已知量及所測物理量表示出R_L=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．

Answer 1

分析 （1）根據燈泡的額定電壓判斷電壓表的量程；
（2）為保護電路，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；
（3）小燈泡不亮、電流表指針不偏轉，則電路斷路，電壓表指針偏轉，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（4）根據電阻隨溫度的升高而增大的特點進行分析；
（5）（3）使電壓表能夠分別測量燈泡兩端的電壓和電路的總電壓；
（4）①當燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；
③根據串聯(lián)電路電壓的特點和歐姆定律表示出燈泡電阻的表達式．．

解答 解：（1）將電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表可選擇0～3V的量程，如圖所示：

（2）由圖1知，滑動變阻器的下面接了右邊的接線柱，所以閉合開關前，應把圖1中滑動變阻'器的滑片P置于最左端；
（3）小燈泡不亮、電流表指針不偏轉、電壓表指針偏轉，則可能是與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路，故C正確；
（4）隨著電壓的升高，燈泡的實際功率變大，燈絲的溫度升高，電阻變大，所以符合實際的是B圖；
（5）要使電壓表能夠分別測量燈泡兩端的電壓和電路的總電壓；則需使開關S₃的左接線柱與燈泡的右接線柱相連，開關S₃的右接線柱與開關S₂的左接線柱相連，如下圖所示：

①當燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡正常發(fā)光，因此當斷開開關S₂、閉合開關S₁、S₃時，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數為2.5V；
②保持滑動變阻器的滑片位置不變；斷開開關S₃，記錄電壓表的示數為U；
因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以燈泡兩端電壓：U_L=U-2.5V；
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻表達式：R_t=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．
故答案為：（1）見上圖1；（3）左；（4）B；（5）見上圖2；$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．

點評 測燈泡電阻或功率的實驗中，根據數據確定電壓表、電流表、滑動變阻器的規(guī)格是一類題型：電壓表的量程一般根據燈泡額定電壓或電源電壓來確定．
有關電路故障的分析是常考查的內容，也是難點，關鍵是分清斷路和短路的特點．