Question

如圖所示是用電壓表和電流表測量某一小燈泡燈絲正常發(fā)光時的電阻和電功率所用的實物圖．該小燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，電阻約為15Ω，請你用筆畫線代替導線，把圖中電路連接起來（要求：①連線不交叉；②滑片P向左移，燈泡變暗；③電流表、電壓表選擇合適的量程．）
請你回答下列問題：
（1）在連接電路時，開關S應

 

，滑片應位于

 

端（填“左”或“右”）；
（2）試觸開關，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有讀數(shù)，則原因可能是

 

；
（3）閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為1.2V，這時應將滑片P向

 

端滑動，直到電壓表示數(shù)為

 

V時，再讀出電流表的示數(shù)，利用公式

 

即可以算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻；燈泡不發(fā)光時燈絲的電阻比這個電阻

 

（選填“大”或“小”）．
（4）已知電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)為0.14A，請你在圖中畫出電流表指針的位置．該燈泡的額定功率為

 

W．

（5）如果電源電壓未知但保持不變，已知滑動變阻器的最大阻值為R_m，只允許使用兩只電表中的任意一只，不能添加其他器材，你能測出燈泡的電阻嗎？（設燈泡電阻不受溫度影響）請寫出需測的物理量和R_L的最終表達式，并在方框內(nèi)畫出電路圖．

Answer 1

分析：由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表與燈泡并聯(lián)．
由燈泡的額定電壓和電阻求電流，來確定電流表的量程，電流表與燈泡串聯(lián)．
注意電壓表和電流表的正負接線柱．
滑動變阻器選擇一上一下接線柱串聯(lián)在電路中．
開關串聯(lián)在電路中，控制電路．
（1）連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)，滑片處于最大阻值處．
（2）由電流表示數(shù)的有無判斷電路斷路，由電壓表的示數(shù)判斷斷路具體位置．
（3）要使燈泡正常工作，電壓增大，電流增大，總電阻減小，滑動變阻器電阻減�。�
電壓表測燈泡電壓，使電壓表示數(shù)為燈泡的額定電壓，讀出電流值，根據(jù)R=

U

I

計算電阻．
燈絲電阻受溫度影響較大，相同條件下，溫度越高，電阻越大．
（4）在電流表上標出電流值要確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計算額定功率．
（5）只有電壓表，無電流表，設計成串聯(lián)電路，找電流相等，列等式求解．
只有電流表，無電壓表，設計成并聯(lián)電路，找電壓相等，列等式求解．（任選一者）

解答：解：燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選擇0～3V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)．
燈泡電流約為：I=

U

R

=

2.5V

15Ω

=0.17A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程，電流表與燈泡串聯(lián)．
電流從電壓表和電流表的正接線柱流入，從負接線柱流出．
滑動變阻器滑片左移，燈泡變暗，電流變小，滑動變阻器電阻變大，滑動變阻器接右半段，滑動變阻器接右下端接線柱．上面接線柱任意選擇串聯(lián)在電路中．
開關串聯(lián)在電路中控制電路．如圖．

（1）連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)，防止連接完最后一根導線，電路接通，燒壞元件．
滑動變阻器接右半段，滑片處于左端，滑動變阻器連入電路阻值增大，對電路起保護作用．
（2）電流表無示數(shù)，電路斷路，燈泡中無電流，電壓表有示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，所以燈泡斷路．
（3）要使燈泡正常工作，燈泡電壓從1.2V增大到2.5V，電流增大，滑動變阻器電阻要減小，滑片右移．
使電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電流表示數(shù)，根據(jù)R=

U

I

計算燈泡正常工作時的電阻．
燈泡不發(fā)光比發(fā)光時燈絲溫度低，在長度、橫截面積、材料一定時，燈絲溫度越高，燈絲電阻越大．
（4）電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，0.14A的電流值位置如圖．
 
P=UI=2.5V×0.14A=0.35W．
（5）假如只有電壓表，無電流表，使燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，開關串聯(lián)在電路中控制電路．如圖．
在滑動變阻器阻值最大值測燈泡兩端電壓U₁，在滑動變阻器阻值為0時，測燈泡兩端電壓U₂，即電源電壓．
 
因為，I_m=I_L
所以，

U2- U1

Rm

=

U1

RL

所以，R_L=

U1Rm

U2-U1

．
故答案為：（1）斷開；左；（2）燈泡斷路；（3）右；2.5，R=

U

I

；�。唬�4）0.35；
（5）所需測量的物理量：將滑片P移到阻值最大處時，測燈泡兩端電壓U₁，滑動變阻器兩端電壓U₂，則R_L=

U1Rm

U2-U1

．

點評：本題包括了伏安法測功率和測電阻的大部分知識點．正確理解每個知識點，并且能做到舉一反三．
本題包括電壓表和電流表量程的選擇、正確使用、滑動變阻器接線柱選擇和連接方法、滑動變阻器滑片向哪邊移動能達到實驗目的、電路故障分析、功率計算、只有電壓表或電流表借助已知電阻測電阻的方法，并且改變以往電流表讀數(shù)的舊形式，而是在電流表上標指針位置，更增加了難度，涉及知識多，綜合性強．