Question

9．小明为测量小灯泡正常发光时的电阻（阻值约为10Q?），设计了图1所示的电路图．已知电源电压为6v，灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器标有“20? 1A”字样．

（1）如图2是小明根据电路图连接的实物图．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮；经检查，是由于一根导线连接错误．请你在实物图中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．
（2）若电压表0～15v的量程损坏，为完成实验，请你使用原有器材重新设计一个串联电路，并将设计的电路图画在如图3的虚线框内．
（3）根据你的设计重新连接电路进行实验．闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2v时，应向右端移动滑片（填“左端”或“右端”），直至使电压表示数为2.2V，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.4A，则小灯泡的电阻是9.5Ω．

Answer 1

分析 （1）电压表的内阻很大，串联在电路中．其它元件都相当于导线，都不能正常工作．
实物连接图中找错误之处，主要从电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用上考虑：
从电流表、电压表的量程、连接方式、正负接线柱的接入方法上考虑．
从滑动变阻器选择的接线柱考虑．
（2）电压表0～15V量程损坏，电源电压为6V，灯泡额定电压为3.8V，根据串联电路电压特点，将电压表并联在滑动变阻器两端，使滑动变阻器两端电压为2.2V，可以完成实验．
（3）根据串联电路的电压关系，要增大滑动变阻器两端的电压，需要增大接入电路中的电阻；根据欧姆定律的变形公式R=$\frac{U}{I}$计算出小灯泡的电阻．

解答 解：（1）电压表的内阻很大，串联在电路中．电路中几乎无电流，所以电流表无示数，灯泡不亮．
经分析，滑动变阻器与灯泡并联错误．如果电流从电流表出来，先经过灯泡，再滑动变阻器，到电源的负极．
只移动一根导线的情况下，会造成电压表测滑动变阻器两端电压．
如果电流从电流表出来，先经过滑动变阻器，再经灯泡到电源的负极，只改变一根导线，电压表测灯泡电压，符合题意．如图．
 
（2）灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V．
所以电压表并联在滑动变阻器两端．如图．
 
（3）由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压，灯泡额定电压是3.8V，电源电压为6V；
当电压表示数为2V时，小灯泡两端的电压为6V-2V=4V，大于灯泡额定电压3.8V，为测小灯泡的额定功率，根据串联电路的分压原理，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，所以将滑动变阻器滑片向右端滑动，直至电压表示数为6V-3.8V=2.2V；
灯泡正常发光时电路电流为0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$得，灯泡正常发光时的电阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
故答案为：（1）不亮；见上图．（2）见上图．（3）右端；2.2；9.5．

点评 本题考查伏安法测电阻，实验过程中，做好手和眼的分工．在实物图中找出错误之处，对电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用逐条分析，防止遗漏错误．