Question

在“测定小灯泡的功率”实验中，电源电压为6伏且不变，小灯L标有“0.3安”字样．
（1）某同学正确连接电路，且实验步骤正确．当闭合电键后，电流表与电压表的示数分别如图所示，则滑动变阻器R的最大阻值为______欧．将滑动变阻器的滑片移到中点时（即滑动变阻器接入电路的阻值为最大值的一半），该灯恰好正常发光，这时电流表的示数为______安，小灯的额定功率为______瓦．
（2）该同学继续移动滑动变阻器的滑片，小灯突然熄灭．已知除小灯L和滑动变阻器R外，其余元件均完好，且电路中各处接触均良好．则电路中存在的故障可能是______（只要写出一种可能的情况），此时电路中电表的示数情况为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）测量灯泡功率实验中，电压表并联在灯泡两端测灯泡电压，电流表与灯泡串联，测灯泡电流．
根据电源电压和指针位置，判断电压表的量程．
灯泡额定电流为0.3A，判断电流表的量程．
先读出电压表和电流表的示数．
根据R=计算灯泡电阻．
灯泡与滑动变阻器串联，刚闭合开关时，滑动变阻器电阻最大．由电源电压，电路电流，根据R=求电路电阻．
根据串联电路电阻特点，求出滑动变阻器的最大电阻．
灯泡上标有0.3A，表示灯泡正常工作时电流为0.3A．
滑动变阻器连入电阻一半时，灯泡正常工作，电路电流为0.3A，求得此时电路总电阻．
根据串联电路电阻特点，求得灯泡电阻，根据P=I²R，求灯泡额定功率．
（2）继续移动滑片，灯泡突然熄灭有两种可能：灯泡断路或短路，或滑动变阻器断路．
灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联联在电路中，电压表测量电源电压；
灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．
滑动变阻器断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表无法测量电压．
解答：解：（1）如果电压表选择0～15V量程，电压表的示数为10V，超过电源电压，所以电压表量程选择错误．应该选择0～3V量程，示数为2V．
灯泡额定电流为0.3A，电流表选择0～0.6A，示数为0.2A，
所以灯泡此时电阻为：R_L===10Ω，
电路总电阻为R===30Ω，
所以闭合开关时，滑动变阻器最大电阻为：R_大=R-R_L=30Ω-10Ω=20Ω．
当滑动变阻器在中点时，灯泡正常工作，电路电流为0.3A，
电路总电阻为R'===20Ω，
所以灯泡电阻为R_L=R'-R_大=20Ω-10Ω=10Ω．
所以P=I²R_L=（0.3A）²×10Ω=0.9W．
（2）继续移动滑片，灯泡突然熄灭，灯泡断路时，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联联在电路中，电压表测量电源电压，电压表示数为6V；
灯泡短路时，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0；
滑动变阻器断路时，电流表和电压表都无法测量，电流表和电压表都无示数．
故答案为：（1）20；0.3；0.9；（2）灯L短路；电压表示数为0，电流表有示数．（或灯L断路；电压表示数为6伏；电流表示数为0．）（或滑动变阻器R断路，电压表示数为0；电流表示数为0．）
点评：本题通过实验形式考查了电路的两个过程．一个过程滑动变阻器全部接入电路时，由总电压、电流求总电阻，再求滑动变阻器的最大电阻．另一个过程是滑动变阻器一半电阻接入电路，灯泡正常发光，再次求总电阻，求灯泡正常工作时的电流，最后求灯泡的额定功率．
本题还通过电压表、电流表、灯泡的变化情况判断电路故障．