Question

6．小明在测“小灯泡电功率”的实验中，电源电压是6V，小灯泡的额定电压是2.5V，额定功率小于1W．规格分别为“8Ω  1A”和“50Ω  0.5A”的滑动变阻器各一个．
（1）如图是小明连接的部分实验电路，请你先将电路连接完整．

（2）小明连接的电路中，电流表接的是大量程，滑片滑到了阻值最大端．在检查电路连接正确后，小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程．则他进行的实验操作是：闭合开关，将滑动变阻器滑片从阻值最大端缓慢向阻值最小端滑动，观察电压表和电流表示数．观察到的实验现象是：电压表示数为3V时，电流表示数不大于0.6A．
（3）小明应选用规格为50Ω 0.5A的滑动变阻器．
（4）小红在实验时，闭合开关，发现小灯泡不亮，她猜想有下面几种可能：
A．灯丝断了；B．变阻器断了；C．小灯泡短路；D．电流表短路
①分析可知，不可能是D（填字母）；
②若猜想C成立，则电压表示数无，电流表示数有（填“有”或“无”）．

Answer 1

分析 （1）由小灯泡的额定电压确定电压表选用的量程与灯并联，变阻器按一下一上接入电路中；
（2）电流表选择的量程过大，电流表指针偏转角度太小，读数误差较大；调节滑动变阻器滑片，电流表指针变化范围小，不便于读数；
（3）根据小灯泡的额定电压是2.5V，额定功率小于1W，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求灯的电阻大于多少；
根据串联电路电压的规律，灯正常发光时，变阻器分得的电压，根据分压原理，变阻器连入电路的电阻大于多少欧姆，据此确定选用的变阻器；
（4）逐一分析每个选项，确定答案及电表示数．

解答 解：（1）小灯泡的额定电压是2.5V，电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一下一上接入电路中，如下所示：

（2）实验中电流表选择大量程0～3A，灯泡两端允许加得最大电压为3V，额定电压为2.5V的小灯泡，额定功率小于1W，根据P=UI，电路的最大电流小于I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，0～3A量程太大，闭合开关后，电流表指针偏转角度太小，不便于读数，读数误差较大，另一方面，移动滑动变阻器滑片时电流表指针变化范围很小不便于读数，不便于进行多次测量；
（3）小灯泡的额定电压是2.5V，额定功率小于1W，灯的电阻大于：R_灯=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{1W}$=6.25Ω，
根据串联电路电压的规律，灯正常发光时，变阻器分得的电压：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，变阻器的电压是灯的电压的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍，根据分压原理，变阻器连入电路的电阻大于1.4×6.25Ω=8.75Ω，故应选用50Ω 0.5A的变器；
（4）小红在实验时，闭合开关，发现小灯泡不亮，她猜想有下面几种可能：
A．灯丝断了，灯不亮，则电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，电流表无示数，电压表与电源连通，示数接近电源电压；
B．变阻器断了，整个电路为断路，灯不亮，两表均没有示数，
C．小灯泡短路；灯不亮，电压表无示数，电流表有示数；
D．电流表短路，灯亮，电流表无示数，电压表有示数
①分析可知，不可能是D；
②若猜想C成立，则电压表示数无，电流表示数有．
故答案为：
（1）如上所示；
（2）闭合开关，将滑动变阻器滑片从阻值最大端缓慢向阻值最小端滑动，观察电压表和电流表示数；电压表示数为3V时，电流表示数不大于0.6A；
（3）50Ω 0.5A；
（4）①D；②无；有．

点评 本题考查了连接实物图、实验操作分析、实验测量方案的选择、对器材的选择及故障的分析，是电学实验的常考内容；解题时要认真、细心．