Question

2．测量“小灯泡的额定功率”．小灯泡的额定电流为0.4A，灯丝阻值在15Ω～25Ω之间．器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为12V）、开关各一个，滑动变阻器 （“5Ω 2A”、“20Ω 1A”）两个，导线若干．

（1）如图甲所连接的实物图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并画出正确的连线．
（2）电路连接正确后，闭合开关前，滑片应置于最右端（选填“左”或“右”）．闭合开关，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，若故障只有一处，则电路故障可能是：灯泡处断路．
（3）排除故障后，继续实验，闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.4A时，电压表的示数如图乙所示，读数为9V，小灯泡的额定功率为3.6W．
（4）因为小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为7.5Ω，大于5Ω，所以实验中所选用的滑动变阻器规格为20Ω1A．

Answer 1

分析 （1）在实物连接图中找到错误之处：主要分析电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用，从电压表和电流表的正负接线柱、量程、连接方式，滑动变阻器的接线柱和连入方式上逐条分析；
（2）闭合开关前，滑片应滑到阻值最大值处；电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通了，由此判断电路故障；
（3）由图示电压表确定电压表量程与分度值，读出电压表示数，由P=UI求出灯泡额定功率．
（4）由串联电路特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压，由欧姆定律求滑动变阻器接入电路的阻值，据此选择滑动变阻器．

解答 解：（1）由图可知，小灯泡被短路了，电压表与小灯泡串联了，应将电压表应并联在小灯泡两端；将滑动变阻器到小灯泡左端的线改接在小灯泡的右端；如下图所示：

（2）为了电路安全，开关闭合前滑片应滑到阻值最大值处，因此甲图中的滑片P应位于最右端．
闭合开关，电流表无示数，说明电路是断路，小灯泡不发光，电压表有示数，说明与电压表并联的这部分电路断路了，即小灯泡断路；
（3）因为小灯泡得到电阻在15Ω～25Ω之间，额定电流为0.4A，故电压的范围为：U_最小=IR=0.4A×15Ω=6V，U_最大=IR=0.4A×25Ω=10V，所以电压表量程是0～15V，分度值是0.5V，电压表示数为9V，
灯泡额定功率P=UI=9V×0.4A=3.6W；
（4）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为U_滑=U-U_L=12V-9V=3V，
因为I=$\frac{U}{R}$所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.4A}$=7.5Ω＞5Ω，
因此应选规格为“20Ω　　1A”的滑动变阻器．
故答案为：（1）如右图所示；（2）右；灯泡处断路；（3）9；3.6（4）小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为7.5Ω，大于5Ω；20Ω   1A．

点评 本题考查了连接实物电路图、选择滑动变阻器、电表读数、求灯泡功率等问题；应用串联电路特点及欧姆定律求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值是正确选择滑动变阻器的关键．