Question

如图所示是用电压表和电流表测量某一小灯泡灯丝正常发光时的电阻和电功率所用的实物图．该小灯泡正常发光时的电压为2.5V，电阻约为15Ω，请你用笔画线代替导线，把图中电路连接起来（要求：①连线不交叉；②滑片P向左移，灯泡变暗；③电流表、电压表选择合适的量程．）
请你回答下列问题：
（1）在连接电路时，开关S应________，滑片应位于________端（填“左”或“右”）；
（2）试触开关，发现电流表无示数，电压表有读数，则原因可能是________；
（3）闭合开关S后，发现电压表示数为1.2V，这时应将滑片P向________端滑动，直到电压表示数为________V时，再读出电流表的示数，利用公式________即可以算出小灯泡正常发光时的电阻；灯泡不发光时灯丝的电阻比这个电阻________（选填“大”或“小”）．
（4）已知电压表示数为2.5V时，电流表的示数为0.14A，请你在图中画出电流表指针的位置．该灯泡的额定功率为________W．

（5）如果电源电压未知但保持不变，已知滑动变阻器的最大阻值为R_m，只允许使用两只电表中的任意一只，不能添加其他器材，你能测出灯泡的电阻吗？（设灯泡电阻不受温度影响）请写出需测的物理量和R_L的最终表达式，并在方框内画出电路图．

Answer 1

解：灯泡额定电压为2.5V，电压表选择0～3V量程，电压表与灯泡并联．
灯泡电流约为：I===0.17A＜0.6A，电流表选择0～0.6A量程，电流表与灯泡串联．
电流从电压表和电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出．
滑动变阻器滑片左移，灯泡变暗，电流变小，滑动变阻器电阻变大，滑动变阻器接右半段，滑动变阻器接右下端接线柱．上面接线柱任意选择串联在电路中．
开关串联在电路中控制电路．如图．

（1）连接电路时，开关处于断开状态，防止连接完最后一根导线，电路接通，烧坏元件．
滑动变阻器接右半段，滑片处于左端，滑动变阻器连入电路阻值增大，对电路起保护作用．
（2）电流表无示数，电路断路，灯泡中无电流，电压表有示数，电压表串联在电路中，测电源电压，所以灯泡断路．
（3）要使灯泡正常工作，灯泡电压从1.2V增大到2.5V，电流增大，滑动变阻器电阻要减小，滑片右移．
使电压表示数为2.5V，读出电流表示数，根据R=计算灯泡正常工作时的电阻．
灯泡不发光比发光时灯丝温度低，在长度、横截面积、材料一定时，灯丝温度越高，灯丝电阻越大．
（4）电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，0.14A的电流值位置如图．

P=UI=2.5V×0.14A=0.35W．
（5）假如只有电压表，无电流表，使灯泡与滑动变阻器串联，电压表与灯泡并联，开关串联在电路中控制电路．如图．
在滑动变阻器阻值最大值测灯泡两端电压U₁，在滑动变阻器阻值为0时，测灯泡两端电压U₂，即电源电压．

因为，I_m=I_L
所以，=
所以，R_L=．
故答案为：（1）断开；左；（2）灯泡断路；（3）右；2.5，R=；小；（4）0.35；
（5）所需测量的物理量：将滑片P移到阻值最大处时，测灯泡两端电压U₁，滑动变阻器两端电压U₂，则R_L=．
分析：由灯泡的额定电压确定电压表的量程，电压表与灯泡并联．
由灯泡的额定电压和电阻求电流，来确定电流表的量程，电流表与灯泡串联．
注意电压表和电流表的正负接线柱．
滑动变阻器选择一上一下接线柱串联在电路中．
开关串联在电路中，控制电路．
（1）连接电路时，开关处于断开状态，滑片处于最大阻值处．
（2）由电流表示数的有无判断电路断路，由电压表的示数判断断路具体位置．
（3）要使灯泡正常工作，电压增大，电流增大，总电阻减小，滑动变阻器电阻减小．
电压表测灯泡电压，使电压表示数为灯泡的额定电压，读出电流值，根据R=计算电阻．
灯丝电阻受温度影响较大，相同条件下，温度越高，电阻越大．
（4）在电流表上标出电流值要确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．
知道灯泡的额定电压和额定电流，根据P=UI计算额定功率．
（5）只有电压表，无电流表，设计成串联电路，找电流相等，列等式求解．
只有电流表，无电压表，设计成并联电路，找电压相等，列等式求解．（任选一者）
点评：本题包括了伏安法测功率和测电阻的大部分知识点．正确理解每个知识点，并且能做到举一反三．
本题包括电压表和电流表量程的选择、正确使用、滑动变阻器接线柱选择和连接方法、滑动变阻器滑片向哪边移动能达到实验目的、电路故障分析、功率计算、只有电压表或电流表借助已知电阻测电阻的方法，并且改变以往电流表读数的旧形式，而是在电流表上标指针位置，更增加了难度，涉及知识多，综合性强．