Question

18．小徐同學(xué)在“測小燈泡電功率”的實驗中選取了電源、待測小燈泡（標(biāo)有“3V”字樣）、電流表、電壓表、規(guī)格為“10Ω 1A”的滑動變阻器、電鍵和若干導(dǎo)線，他正確連接電路．實驗時，他將滑動變阻器的滑片置于A端，如圖（a）所示．閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖（b）所示，小燈發(fā)出明亮的光．接著他移動滑片，繼續(xù)實驗，當(dāng)他將滑片移動至距離A端約四分之一變阻器長度過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)比滑片在A端時逐漸減小約1伏后突然變成0伏．將滑片往回移動一點，電壓表恢復(fù)到前面示數(shù)．小徐同學(xué)思考后判斷是滑動變阻器發(fā)生斷路故障（選填“小燈”或“滑動變阻器”或“電壓表”），并請求老師幫助．老師檢查器材后確認(rèn)小徐判斷正確，故障器材上確有一處斷路但其他部分完好．小徐根據(jù)已經(jīng)獲得的信息思考后，沒有要求更換器材，而是調(diào)整電路連接方法繼續(xù)實驗，并使小燈正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖（c）所示．

①實驗中使用的電源電壓為4.5伏；
②小燈額定電流為0.3安；
③小燈額定功率為0.9瓦；
④小徐發(fā)現(xiàn)問題后對電路做出的調(diào)整是將滑動變阻器A端接線改接到B端．

Answer 1

分析 分別分析若是“小燈”或“滑動變阻器”或“電壓表”斷路，出現(xiàn)的現(xiàn)象與題中現(xiàn)象比較，確定正確答案；
①他正確連接電路，說明電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈的兩端；發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖（b）所示，小燈發(fā)出明亮的光，說明此時電路中電流過大，變阻器接入電路中的電阻為0，據(jù)此確定電壓表量程，并讀數(shù)，從而得出電源電壓；
②根據(jù)變阻器的規(guī)格，確定電流表量程讀數(shù)得出燈的額定電流；
③根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
④分析電阻絲斷點與A和B間的電阻大小，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律求出燈正常發(fā)光變阻器連入電路中的電阻大小，從而確定發(fā)現(xiàn)問題后對電路做出的調(diào)整．

解答 解：他正確連接電路，說明電壓表并聯(lián)在燈的兩端：
如果是燈斷路，則電壓表與電源仍連通，電壓表示數(shù)為電源電壓，不符合題意；
如果是電壓表斷路，電壓表示數(shù)始終為0，不符合題意；
故只能是變阻器電阻絲在A端至約四分之一變阻器長度之間的某個位置有斷點，導(dǎo)致電路斷路；在這個斷點之外電路是連通的，故出現(xiàn)題中的現(xiàn)象，
所以，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)比滑片在A端時逐漸減小約1伏后突然變成0伏．將滑片往回移動一點，電壓表恢復(fù)到前面示數(shù)．小徐同學(xué)思考后判斷是滑動變阻器發(fā)生斷路故障；
①電壓表并聯(lián)在燈的兩端，實驗時，他將滑動變阻器的滑片置于A端，如圖（a）所示．閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖（b）所示，小燈發(fā)出明亮的光，說明此時電路中電流過大，變阻器接入電路中的電阻為0，接著他移動滑片，繼續(xù)實驗，當(dāng)他將滑片移動至距離A端約四分之一變阻器長度過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)比滑片在A端時逐漸減小約1伏后突然變成0伏．由此說明將滑動變阻器的滑片置于A端時，電壓表的示數(shù)只能按大量程讀數(shù)，分度值為0.5V，示數(shù)為4.5V（否則按小量程讀數(shù)，電壓表示數(shù)為0.9V＜1V）；即電源電壓為4.5V；
②因變阻器的規(guī)格為“10Ω 1A”，即允許通過的最大電流為1A，故小燈正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖（c）所示，圖中電流表只能選用小量程，分度值為0.3A；
③小燈泡的額定功率P=UI=3V×0.3A=0.9W；
④變阻器電阻絲的斷點在A-四分之一電阻絲之間，
故斷點至B端的電阻絲阻值至少為$\frac{3}{4}$×10Ω=7.5Ω，
因燈的額定電壓為3V，當(dāng)變阻器分去U_滑=U-U_額=4.5V-3V=1.5V的電壓時，
燈正常發(fā)光，此時變阻器連入電路中的電阻大�。�
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω＜7.5Ω，
故發(fā)現(xiàn)問題后對電路做出的調(diào)整是：將滑動變阻器A端接線改接到B端，可使燈正常發(fā)光，可測量燈的額定電功率．
故答案為：滑動變阻器．
①4.5；
②0.3；
③0.9；
④將滑動變阻器A端接線改接到B端．

點評 本題測小燈泡電功率，考查故障的判斷、串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律的靈活運用及分析推理能力，難度大．發(fā)掘題中隱含的條件，確定電表的量程讀數(shù)是關(guān)鍵．