Question

8．某实验小组要测量小灯泡的正常发光的电阻，实验室的器材有：标有“2.5V”的小灯泡、电池组（电压为6V）、电压表、电流表、滑动变阻器有“A：5Ω 1A”、“B：20Ω 2A”、“C：50Ω 2A”三种规格、开关、导线若干．
（1）你用笔画线代替导线将电路连接完整，要求滑片P向A端移动时，小灯泡变暗．

（2）实验中发现电压表示数为0，灯泡不亮，电流表示数，则故障的原因可能是灯泡短路．
（3）排除故障后，正确连接电路，闭合开关后，观察电压表、电流表的示数分别如图乙所示，其示数分别为1.2V，0.24A．电路中滑动变阻器的规格是B（选填“A”、“B”或“C”）．将滑片移动中点时，小灯泡恰好正常发光，这时小灯泡的电阻为7.14Ω．（结果保留到小数点后两位）

Answer 1

分析 （1）测小灯泡功率的实验中滑动变阻器应串联入电路中，根据滑片P向A端移动时，小灯泡变暗的要求连接实物电路图，电压表与用电器并联．
（2）在判断故障时，电表的示数的变化很关键，若电压表有示数，说明电压表与电源能相通，若无示数，说明电压表与电源不能相通，或并联部分电路短路；电流表有示数说明电路是通路，无示数电路可能断路；
（3）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、小灯泡两端电压和电路电流，根据R=$\frac{U}{I}$求出滑动变阻器的最大电阻值；将滑片移动到中点时，小灯恰好正常发光，求出此时通过滑动变阻器的电流，就是小灯泡的额定电流，根据额定电流和额定电压用公式R=$\frac{U}{I}$就可以算出灯泡的电阻．

解答 解：
（1）测小灯泡功率的实验中滑动变阻器应串联入电路中，由题滑动变阻器的滑片P向A端移动时小灯泡变暗，所以此时变阻器连入阻值变大，应将接B接入电路中，电压表与灯泡并联，因为小灯泡的规格为“2.5V”，所以电压表的量程为0-3V，如图所示：

（2）电流表有示数，说明电路是通路．电压表并联在灯的两端无示数，而灯不亮，由此判断可能是灯泡短路造成的；
（3）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，此时电压表示数为1.2V，电流表示数为0.24A，
所以滑动变阻器的最大阻值R=$\frac{U-{U}_{灯}}{R}$=$\frac{6V-1.2V}{0.24A}$=20Ω，由此可知，电路中使用的滑动变阻器的规格是B：20Ω 2A；
将滑片移动到中点时，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值的一半，小灯恰好正常发光，小灯泡两端的电压为2.5V，此时通过滑动变阻器的电流就是灯泡的额定电流，
即I=$\frac{U-{U}_{灯}}{\frac{1}{2}R}$=$\frac{6V-2.5V}{10Ω}$=0.35A；
灯泡的额定电压是2.5V，额定电流是0.35A，则灯泡的电阻为：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.35A}$=7.14Ω．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡短路；（3）1.2；0.24；B；7.14．

点评 本题考查了电压表量程的选择、滑动变阻器的接法、故障分析、电压表的读数、电流表的读数、欧姆定律和电阻的计算，涉及的知识点较多，但都是我们必须掌握的内容．