Question

实验室现有以下器材：电压为5V的电源、两个量程的电流表、单量程（3V）的电压表、滑动变阻器（规格分别为：“5Ω 0.3A”、“10Ω  0.6A”、“30Ω  0.6A”）、导线、开关．请你利用以上器材来测量一个标有“3.5V”小灯泡的功率（小灯泡电阻大约为10Ω）．
（1）为了元件的安全，你应该选择的变阻器的规格是______．
（2）用笔画线代替导线将实物图补充完整（导线不能交叉）．
（3）将电路连接完整并经检查无误后，闭合开关发现小灯泡发光暗淡、电流表、电压表均有示数，则原因可能是______
A、小灯泡处接触不良                         B、电压表接线柱接触不良
C、滑动变阻器接入电路的电阻过大             D、电流表被短路
（4）为测出小灯泡的额定功率，闭合开关并向______（填“左”或“右”）移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为______，读出此时电流表示数为0.35A，则小灯泡的额定功率是______．
（5）小聪的记录实验数据如表，分析实验数据还可以进一步得出______．

次数	电压表的示数U/V	电流表的示数I/A
1	2.5	0.25
2	1.5	0.35
3	1	0.4

Answer 1

【答案】分析：（1）先由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，然后根据串联电路特点及欧姆定律求出此时接入电路的阻值，根据滑动变阻器接入电路的阻值及滑动变阻器允许通过的电流确定滑动变阻器的规格；
（2）根据灯泡正常发光时的电流确定电流表的量程，滑动变阻器与电流表串联接入电路，电压表并联在滑动变阻器两端，注意滑动变阻器的接法，注意电表正负接线柱不要接反；
（3）灯泡发光暗淡，说明电路中电流较小，接触不良会导致电路无电流，电流表短路会导致电流表无示数，根据选项分析找出故障原因；
（4）因为闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路中电流最小，灯泡两端电压最小，据此分析滑动变阻器移动的方向；
当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡正常发光；
根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（5）根据表中电压与电流的关系，结合欧姆定律得出结论．
解答：解：（1）灯泡正常发光时的电压等于额定电压U_L=3.5V，此时电路电流约为
I===0.35A，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=5V-3.5V=1.5V，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑==≈4.3Ω，即灯泡正常发光时的电路电流约为0.35A，滑动变阻器接入电路的阻值约为4.3Ω，：规格为“5Ω 0.3A”的滑动变阻器额定电流小于电路电流，不能选该电阻；规格为“30Ω  0.6A”的滑动变阻器虽然额定电流符合要求，但最大阻值太大，不方便调节，故不选该变阻器；规格为“10Ω  0.6A”的滑动变阻器额定电流及最大阻值都符合要求，故选规格为“10Ω  0.6A”的滑动变阻器；
（2）灯泡额定电压大于电压表的量程，因此电压表应与滑动变阻器并联，灯泡正常发光时的电流为0.35A，电流表选0.6A量程；滑动变阻器与电流表串联接入电路，电压表并联在滑动变阻器两端，电路图如图所示；

（3）闭合开关小灯泡发光暗淡、电流表、电压表均有示数，说明不可能是接触不良，故AB不正确，电流表短路时，电流表将无示数，故D不正确，灯泡发光暗淡说明电路中电阻较大，因此滑动变阻器接入电路的电阻过大，会导致这样的结果，故C符合题意；
（4）因为闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路中电流最小，灯泡两端电压最小，因此需将滑动变阻器据此分析滑动变阻器移动的方向；
当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡正常发光，因此移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为为3.5V，此时电路电流I=0.35A，灯泡的额定功率P=U_LI=3.5V×0.35A=1.225W；
（5）根据表中数据可知，串联电路起分压作用，电压表示数越大，说明滑动变阻器接入电路的电阻越大，因此电流表示数越小，故可得出的结论为：串联电路中，滑动变阻器接入电路的电阻越大分得的电压越大，电流越小．
故答案为：（1）“10Ω  0.6A”；（3）C；（4）右；3.5V；1.225W；（5）串联电路中，滑动变阻器接入电路的电阻越大分得的电压越大，电流越小．
点评：本题考查了连接实物图、滑动变阻器的选择、电路故障分析、求灯泡的额定功率、求电路功率等问题；连接电路图时，要根据所给电压表的量程及灯泡的额定电压确定电压表在电路中的位置，这是连接实物图的难点，也是组图的关键．