Question

如图是小兰是学在“测量小灯泡正常发光时的电阻和消耗的电功率”的实验器中所连接的实物图．其中小灯泡上标有“2.5V”的字样，它的电阻约9Ω，滑动变阻器标有“20Ω　1A”字样：
（1）请你帮小兰同学把电压表正确连入电路中．（导线不要交叉）．
（2）在开关闭合前，应将滑片P放在______端．（选填“A”或“B”）
（3）小兰合理地连接好电路，闭合开关，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮．于是小刚提出以下猜想：
A．可能是灯丝断了
B．可能是小灯泡短路
C．可能是变阻器开路．
究竟哪个猜想正确，可根据电流表和电压表的示数进行判断（电流表、电压表均无故障）．下表给出了电流表、电压表可能出现的几种情况，请判断每种情况下哪个猜想是正确的，并把其序号填写在对应的空格里．
表一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

电流表	电压表	故障原因
示数不为零	示数为零
示数为零	示数不为零

表二

U/V	I/A	R/Ω	灯泡亮度
2	0.25	8	暗
2.5			亮
2.8	0.32	9	乙 很亮

（4）排除故障后，调节滑动变阻器的位置，使小灯泡两端电压分别为2V、2.5V、2.8V，依次测出了小灯炮的电流，并观察发光情况，记录在表二中．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图，此时小灯泡的电阻为______Ω，小灯泡的额定功率为______W．（计算结果保留两位小数）

（5）若在实验过程中，小组同学把电流表损坏了，不能使用，而其他器材是完好的．小组同学向老师汇报了情况，老师没有拿电流表给小组同学，只拿一个5Ω的定值电阻和一个单刀又掷开关给小组同学．小组同学为难了，经过小组同学的集体智慧设计了如图的电路图继续测定小灯泡的额定功率．请你帮该小组同学补充测定小灯泡额定功率的步骤和表达式．
①闭合开关S₁，把开关S接1，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为______V；
②保证滑动变阻器的滑片不动，把开关S接2，______；
③小灯泡额定功率的表达式为P_0L=______W（用你测量的物理的字母和已知量来表示）．

Answer 1

解：（1）灯泡额定电压是2.5V，电压表选3V量程，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示．
（2）在开关闭合前，应将滑片P放在A端．
（3）电流表示数不为零，电压表示数为零，故障原因是B、可能是小灯泡短路；电流表示数为零，电压表示数不为零，故障原因是A、可能是灯丝断了．
（4）电流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数I=0.3A，此时小灯泡电阻是R==
=8.33Ω；灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）①闭合开关S₁，把开关S接1，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V．
②保证滑动变阻器的滑片不动，把开关S接2，测出电压表的示数U．
③定值电阻两端两端的电压U₀=U-2.5V，电路电流I==，
小灯泡额定功率的表达式为P_0L=U_灯I=2.5V×=W．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）A；（3）B；A；（4）8.33；0.75；
（5）①2.5；②测出电压表的示数U；③．
分析：（1）灯泡额定电压是2.5V，电压表选3V量程，电压表并联在灯泡两端，注意正负接线柱不能接反．
（2）闭合开关前接入电路的滑动变阻器阻值应为滑动变阻器最大阻值．
（3）①电压测灯泡电压，电压表表示数为零，可能是电压表之外电路电路或与电压表并联的灯泡短路；电流表示数不为零，说明电路不存在断路，综合分析可知电路故障是灯泡短路，选B；②电流表示数为零，说明电路示数存在断路；电压表并联在灯泡两端，电压表示数不为零，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外不存在断路，综合分析知，灯泡断路，可能是灯丝断路，选A．
（4）小灯泡正常发光时，灯泡电压等于灯泡的额定电压U=2.5V；确定电流表的量程与最小分度值，读出电流表示数I；由欧姆定律求出灯泡的电阻；由功率公式P=UI可求出灯泡的额定功率．
（5）①调节滑动变阻器滑片，使电压表示数等于灯泡的额定电压2.5V；
②开关S接2，测出电压表的示数U；
③由串联电路的特点求出定值电阻两端的电压，由欧姆定律求出电路电流，由功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．
点评：通过本题考查了实物图连接、滑动变阻器的使用方法、电路故障分析、电流表读数、求灯泡电阻、求灯泡额定功率、实验设计，涉及到的知识多，综合性强，给解题带来了难度．
本题考查了电压表、电流表和滑动变阻器的使用方法及利用电压表、电流表判断电路故障；在判断电路故障时，应采用排除法，考虑可能出现的各种故障，经过排除得出结论．