Question

9．小明為測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻（阻值約為10Q?），設(shè)計了圖1所示的電路圖．已知電源電壓為6v，燈泡的額定電壓為3.8V，滑動變阻器標(biāo)有“20? 1A”字樣．

（1）如圖2是小明根據(jù)電路圖連接的實(shí)物圖．閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮；經(jīng)檢查，是由于一根導(dǎo)線連接錯誤．請你在實(shí)物圖中連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫出正確的連線．
（2）若電壓表0～15v的量程損壞，為完成實(shí)驗(yàn)，請你使用原有器材重新設(shè)計一個串聯(lián)電路，并將設(shè)計的電路圖畫在如圖3的虛線框內(nèi)．
（3）根據(jù)你的設(shè)計重新連接電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2v時，應(yīng)向右端移動滑片（填“左端”或“右端”），直至使電壓表示數(shù)為2.2V，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)為0.4A，則小燈泡的電阻是9.5Ω．

Answer 1

分析 （1）電壓表的內(nèi)阻很大，串聯(lián)在電路中．其它元件都相當(dāng)于導(dǎo)線，都不能正常工作．
實(shí)物連接圖中找錯誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：
從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱的接入方法上考慮．
從滑動變阻器選擇的接線柱考慮．
（2）電壓表0～15V量程損壞，電源電壓為6V，燈泡額定電壓為3.8V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，使滑動變阻器兩端電壓為2.2V，可以完成實(shí)驗(yàn)．
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系，要增大滑動變阻器兩端的電壓，需要增大接入電路中的電阻；根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$計算出小燈泡的電阻．

解答 解：（1）電壓表的內(nèi)阻很大，串聯(lián)在電路中．電路中幾乎無電流，所以電流表無示數(shù)，燈泡不亮．
經(jīng)分析，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)錯誤．如果電流從電流表出來，先經(jīng)過燈泡，再滑動變阻器，到電源的負(fù)極．
只移動一根導(dǎo)線的情況下，會造成電壓表測滑動變阻器兩端電壓．
如果電流從電流表出來，先經(jīng)過滑動變阻器，再經(jīng)燈泡到電源的負(fù)極，只改變一根導(dǎo)線，電壓表測燈泡電壓，符合題意．如圖．
 
（2）燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓為：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V．
所以電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．如圖．
 
（3）由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，燈泡額定電壓是3.8V，電源電壓為6V；
當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時，小燈泡兩端的電壓為6V-2V=4V，大于燈泡額定電壓3.8V，為測小燈泡的額定功率，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，應(yīng)增大滑動變阻器接入電路的阻值，所以將滑動變阻器滑片向右端滑動，直至電壓表示數(shù)為6V-3.8V=2.2V；
燈泡正常發(fā)光時電路電流為0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡正常發(fā)光時的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
故答案為：（1）不亮；見上圖．（2）見上圖．（3）右端；2.2；9.5．

點(diǎn)評 本題考查伏安法測電阻，實(shí)驗(yàn)過程中，做好手和眼的分工．在實(shí)物圖中找出錯誤之處，對電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用逐條分析，防止遺漏錯誤．