Question

小龙按图甲所示的电路测量小灯泡的功率．
（1）图乙中的实物图缺少两条导线，请用笔画线代替导线，将实物图补充完整（导线不交叉）．

（2）小龙把滑动变阻器调到正中的时候，突然间发现两个电压表的读数变成相同的了（但都不为零），造成这种故障的可能原因是

 

．
（3）小龙另外带了一个定值电阻R₁，于是他对电路进行了改造，改造之后的电路如图所示，他移动滑动变阻器，任意收集了两组数据如下表，根据图、表可知，电灯L的最大功率是

 

W．（假设电灯的电阻不变）

次数	电流表示数I/A	电压表V1示数U1/V	电压表V2示数U2/V
1	0.1	0.2	2.2
2	0.2	0.4	1.4

Answer 1

分析：（1）电流表测灯泡电流，与灯泡串联，注意正负接线柱．
（2）两个电压表都变成相同的，但不为0，可能滑动变阻器短路或灯泡断路．
（3）根据两个电压表和电流表的两次实验数据，计算R₁和滑动变阻器两次接入电路的电阻值，根据电源电压相等，求灯泡电阻．
滑片滑到左端，V₂示数减小，V₁示数增大，如果未超过V₁的最大刻度值，此时的电流为电路最大值，根据P=I²R计算灯泡的最大功率．

解答：解：（1）电流表与灯泡串联，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，如图．
 
（2）滑动变阻器滑片移到中点时，两个电压表示数相同．
灯泡断路时，电压表V₂串联在电路中，测电源电压，两电压表示数相同．
滑动变阻器短路时，只有灯泡接入电路，两电压表示数相同．
（3）第一次实验：
滑动变阻器电压为：U_R=U₂-U₁=2.2V-0.2V=2V．
滑动变阻器连入电路的电阻为：R=

UR

I

=

2V

0.1A

=20Ω．
R₁=

U1

I

=

0.2V

0.1A

=2Ω．
所以电源电压为：U=IR_总=I（R_L+R₁+R）=0.1A（R_L+2Ω+20Ω）--①
第二次实验：
滑动变阻器电压为：U_R′=U₂′-U₁′=1.4V-0.4V=1V．
滑动变阻器连入电路电阻为：R'=

UR′

I′

=

1V

0.2A

=5Ω．
所以电源电压为：U=I'R_总′=I'（R_L+R₁+R'）=0.2A（R_L+2Ω+5Ω）--②
由①②式得：0.1A（R_L+2Ω+2Ω0）=0.2A（R_L+2Ω+5Ω）
所以，R_L=8Ω．
电源电压为：U=0.1A（R_L+2Ω+20Ω）=0.1A（8Ω+2Ω+20Ω）=3V．
当滑动变阻器滑到左端时，滑动变阻器连入电路电阻为0，V₁和V₂示数相同，
电路电流为：I''=

U

R总″

=

3V

8Ω+2Ω

=0.3A，
所以V₁示数为：U₁''=I''R₁=0.3A×2Ω=0.6V，不会烧坏电压表．
所以，0.3A是电路最大电流．
所以灯泡最大功率为：P=I_最大²R_L=（0.3A）²×8Ω=0.72W．
故答案为：（1）如图；（2）滑动变阻器短路或者灯泡断路（答对一种情况即可）；（3）0.72．

点评：在实验和计算中，通过开关的闭合和断开，滑动变阻器滑片的移动，改变电路状态，找两种电路状态下，电源电压相等是比较常见的方法，此方法很典型、很实用．一定要掌握．