Question

17．要測量小燈泡的額定功率，實驗室提供的器材有：標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為3V）、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干．

（1）小虎所接的實驗電路如圖甲，電路中部分連接不合理，但只需改動一根導線，即可使電路連接正確．請你在應改動的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法．
（2）改正電路后，移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大．閉合開關，此時電壓表示數為1V，電流表示數為0.2A，則滑動變阻器的最大阻值為10Ω．
（3）移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2.5V，此時電流表示數如圖乙所示，其值為0.24A，小燈泡的額定功率為0.6W．
（4）小華在實驗過程中，移動變阻器滑片時，小燈泡突然熄滅．經判斷，電路故障是小燈泡或電流表被燒壞．查找故障時，在不拆開電路的情況下，他把一根導線接在電流表兩端，小燈泡仍不發光，可判斷電路故障是小燈泡斷路．
（5）還有一組同學沒有使用電壓表，而是利用兩只電流表和一個阻值已知電阻R₀，其它元件與前組相同，仍然完成了實驗．請在圖丙虛線框內畫出該組同學實驗的電路圖，不必寫出實驗步驟．

Answer 1

分析 （1）實物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法上考慮：
從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負接線柱三個方面分析．
從滑動變阻器的接線柱選擇和滑片位置分析．
（2）根據串聯電路電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；
（3）根據電流表的量程和分度值確定電流表的示數；根據P=UI求出燈泡的額定功率．
（4）導線接在電流表兩端，會造成電流表短路，根據燈泡的亮暗可以判斷電路故障．
（5）根據并聯電路的電壓特點進行設計電路，把定值電阻與燈泡并聯，當定值電阻兩端的電壓為燈泡的額定電壓時燈泡正常工作，用電流表測兩支路的電流或測出一條之路和干路電流，根據并聯電路的電流特點得出通過燈泡的電流，根據P=UI即可得出小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）電壓表并聯在燈泡和滑動變阻器的兩端，測燈泡和滑動變阻器的總電壓，所以電壓表的“3”接線柱和滑動變阻器右下端接線柱連接錯誤，應把電壓表并聯在燈泡兩端，電壓表的“3”接線柱和燈泡右端接線柱連接，如下圖：

（2）當小燈泡兩端的電壓為1V，電流為0.2A時，滑動變阻器兩端的電壓為：U_滑動=U-U_L=3V-1V=2V；
滑動變阻器的最大阻值：R_滑動=$\frac{{U}_{滑動}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以電流表的示數為0.24A；
燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（4）當導線接在電流表的兩端時，就能排除電流表的故障，小燈泡不亮，說明是小燈泡的故障，小燈被燒壞而斷路．
（5）把定值電阻與燈泡并聯，定值電阻與其中一個電流表組合間接測電壓，另一個電流表測通過燈泡的電流或干路電流，電路圖如圖所示：

故答案為：（1）如上圖所示；（2）10；（3）0.24；0.6；（4）小燈泡斷路；（5）見上圖．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇、電流表的讀數、歐姆定律和電功率公式的計算、電路故障的判斷，以及實驗設計，涉及的知識點較多，但都是我們必須掌握的內容．