Question

18．小徐同学在“测小灯泡电功率”的实验中选取了电源、待测小灯泡（标有“3V”字样）、电流表、电压表、规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器、电键和若干导线，他正确连接电路．实验时，他将滑动变阻器的滑片置于A端，如图（a）所示．闭合电键后，发现电压表的示数如图（b）所示，小灯发出明亮的光．接着他移动滑片，继续实验，当他将滑片移动至距离A端约四分之一变阻器长度过程中，发现电压表示数比滑片在A端时逐渐减小约1伏后突然变成0伏．将滑片往回移动一点，电压表恢复到前面示数．小徐同学思考后判断是滑动变阻器发生断路故障（选填“小灯”或“滑动变阻器”或“电压表”），并请求老师帮助．老师检查器材后确认小徐判断正确，故障器材上确有一处断路但其他部分完好．小徐根据已经获得的信息思考后，没有要求更换器材，而是调整电路连接方法继续实验，并使小灯正常发光，此时电流表示数如图（c）所示．

①实验中使用的电源电压为4.5伏；
②小灯额定电流为0.3安；
③小灯额定功率为0.9瓦；
④小徐发现问题后对电路做出的调整是将滑动变阻器A端接线改接到B端．

Answer 1

分析 分别分析若是“小灯”或“滑动变阻器”或“电压表”断路，出现的现象与题中现象比较，确定正确答案；
①他正确连接电路，说明电流表串联在电路中，电压表并联在灯的两端；发现电压表的示数如图（b）所示，小灯发出明亮的光，说明此时电路中电流过大，变阻器接入电路中的电阻为0，据此确定电压表量程，并读数，从而得出电源电压；
②根据变阻器的规格，确定电流表量程读数得出灯的额定电流；
③根据P=UI求灯的额定功率；
④分析电阻丝断点与A和B间的电阻大小，根据串联电路的规律及欧姆定律求出灯正常发光变阻器连入电路中的电阻大小，从而确定发现问题后对电路做出的调整．

解答 解：他正确连接电路，说明电压表并联在灯的两端：
如果是灯断路，则电压表与电源仍连通，电压表示数为电源电压，不符合题意；
如果是电压表断路，电压表示数始终为0，不符合题意；
故只能是变阻器电阻丝在A端至约四分之一变阻器长度之间的某个位置有断点，导致电路断路；在这个断点之外电路是连通的，故出现题中的现象，
所以，发现电压表示数比滑片在A端时逐渐减小约1伏后突然变成0伏．将滑片往回移动一点，电压表恢复到前面示数．小徐同学思考后判断是滑动变阻器发生断路故障；
①电压表并联在灯的两端，实验时，他将滑动变阻器的滑片置于A端，如图（a）所示．闭合电键后，发现电压表的示数如图（b）所示，小灯发出明亮的光，说明此时电路中电流过大，变阻器接入电路中的电阻为0，接着他移动滑片，继续实验，当他将滑片移动至距离A端约四分之一变阻器长度过程中，发现电压表示数比滑片在A端时逐渐减小约1伏后突然变成0伏．由此说明将滑动变阻器的滑片置于A端时，电压表的示数只能按大量程读数，分度值为0.5V，示数为4.5V（否则按小量程读数，电压表示数为0.9V＜1V）；即电源电压为4.5V；
②因变阻器的规格为“10Ω 1A”，即允许通过的最大电流为1A，故小灯正常发光，此时电流表示数如图（c）所示，图中电流表只能选用小量程，分度值为0.3A；
③小灯泡的额定功率P=UI=3V×0.3A=0.9W；
④变阻器电阻丝的断点在A-四分之一电阻丝之间，
故断点至B端的电阻丝阻值至少为$\frac{3}{4}$×10Ω=7.5Ω，
因灯的额定电压为3V，当变阻器分去U_滑=U-U_额=4.5V-3V=1.5V的电压时，
灯正常发光，此时变阻器连入电路中的电阻大小：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω＜7.5Ω，
故发现问题后对电路做出的调整是：将滑动变阻器A端接线改接到B端，可使灯正常发光，可测量灯的额定电功率．
故答案为：滑动变阻器．
①4.5；
②0.3；
③0.9；
④将滑动变阻器A端接线改接到B端．

点评 本题测小灯泡电功率，考查故障的判断、串联电路的规律及欧姆定律的灵活运用及分析推理能力，难度大．发掘题中隐含的条件，确定电表的量程读数是关键．