Question

6．在“测定小灯泡电功率”的实验中，选用了测定电压为2.5V、电阻约为10Ω的小灯泡，6V恒压直流电源，最大阻值为50Ω的滑动变阻器．

（1）请你添加两根条导线，将图1所示的实物图不从完整；
（2）闭合开关S前，应把图1中滑动变阻器的滑片P置于最左（选填“左”或“右”）端；
（3）检查电路连接正确后，用开关进行“试触”时发现小灯泡不亮、电流表指针不偏转、电压表指针偏转，则故障原因可能是C．
A．电流表接触不良
B．电流表的接线柱接反
C．小灯泡的灯丝断了
D．滑动变阻器的接线柱松动
（4）排除故障后，由测得的数据作出如图2所示的小灯泡的I-U图象，其中符合实际的是B．

（5）若电流表损坏，用阻值为R₀的定值电阻、开关替代，为了测小灯泡正常发光时的电阻值R₁，请只添加两条导线完成图2所示的实验电路的连接：
实验步骤：
①断开开关S₃、闭合开关S₁、S₂，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关S₂、闭合开关S₃，记录电压表表的示数为U．请用已知量及所测物理量表示出R_L=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压判断电压表的量程；
（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处；
（3）小灯泡不亮、电流表指针不偏转，则电路断路，电压表指针偏转，则与电压表并联的电路断路；
（4）根据电阻随温度的升高而增大的特点进行分析；
（5）（3）使电压表能够分别测量灯泡两端的电压和电路的总电压；
（4）①当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡正常发光；
③根据串联电路电压的特点和欧姆定律表示出灯泡电阻的表达式．．

解答 解：（1）将电压表与灯泡并联，灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表可选择0～3V的量程，如图所示：

（2）由图1知，滑动变阻器的下面接了右边的接线柱，所以闭合开关前，应把图1中滑动变阻'器的滑片P置于最左端；
（3）小灯泡不亮、电流表指针不偏转、电压表指针偏转，则可能是与电压表并联的灯泡断路，故C正确；
（4）随着电压的升高，灯泡的实际功率变大，灯丝的温度升高，电阻变大，所以符合实际的是B图；
（5）要使电压表能够分别测量灯泡两端的电压和电路的总电压；则需使开关S₃的左接线柱与灯泡的右接线柱相连，开关S₃的右接线柱与开关S₂的左接线柱相连，如下图所示：

①当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡正常发光，因此当断开开关S₂、闭合开关S₁、S₃时，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变；断开开关S₃，记录电压表的示数为U；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以灯泡两端电压：U_L=U-2.5V；
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡的电阻表达式：R_t=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．
故答案为：（1）见上图1；（3）左；（4）B；（5）见上图2；$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．

点评 测灯泡电阻或功率的实验中，根据数据确定电压表、电流表、滑动变阻器的规格是一类题型：电压表的量程一般根据灯泡额定电压或电源电压来确定．
有关电路故障的分析是常考查的内容，也是难点，关键是分清断路和短路的特点．