Question

小明同学在做“测定小灯泡额定功率”的实验时，所用电源电压保持不变，实验用小灯泡上标有“0.2A”字样．
（1）如图是小明连接的实物图．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不发光，经检查，是由于其中一根导线连接错误．请你在实物图中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．
（2）小明将电路的错误连线改正后，当他闭合开关时，发现小灯泡不亮，电流表指针几乎不动，电压表的示数为4.5V，则此故障可能为______（选填“小灯泡短路”、“小灯泡断路”或“滑动变阻器断路”）．
（3）小明排除故障后按照正确的操作进行实验，当他闭合开关时，发现电压表、电流表的示数分别为1.5V和0.15A，然后移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，滑片恰好在变阻器的中点上，小灯泡的额定功率为______W，所用滑动变阻器的最大阻值为______Ω．

Answer 1

解：（1）由图克知，滑动变阻器与灯泡并联了，电压表串联在电路中了，应将滑动变阻器与灯泡串联，电压表应并联在小灯泡两端；将电流表负接线柱的导线与灯泡右端相连的导线去掉，将灯泡右端接线柱与电压表的负接线柱相连；如下图所示：

（2）由分析可知，灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表将测量导线电压，示数为0；
灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，那么电压表将串联在电路中，电压表测量电源电压，电源电压正好为4.5V；
故答案为：小灯泡断路．
（3）由“电压表、电流表的示数分别为1.5V和0.15A”可知，电路中的电流I=0.15A，小灯泡两端的电压U_灯=1.5V，滑动变阻器两端的电压U_R1=U-U_灯=4.5V-1.5V=3V，此时滑动变阻器的阻值最大，则R===20Ω，
因为“当小灯泡正常发光时，滑片恰好在变阻器的中点上”所以此时U_R2=I_额×=0.2A×=2V，
U_灯额=U-U_R2=4.5V-2V=2.5V．
则小灯泡的额定功率为P=U_灯额I_额=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：0.5；20．
分析：（1）伏安法测功率的实验中，电压表与灯泡并联测灯泡电压，电流表与灯泡串联测灯泡电流．
在实物连接图中找到错误之处：主要分析电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用，从电压表和电流表的正负接线柱、量程、连接方式，滑动变阻器的接线柱和连入方式上逐条分析．
（2）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，那么电压表将串联在电路中，电压表测量电源电压；
灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表将测量导线电压，示数为0．
灯泡以外的地方断路，整个电路都处于断开状态，灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数．
（3）根据闭合开关时，电压表、电流表的示数分别为1.5V和0.15A可求出所用滑动变阻器的最大阻值R，然后即可知滑片恰好在变阻器的中点时的阻值，再根据“小灯泡上标有“0.2A”字样和当小灯泡正常发光时，滑片恰好在变阻器的中点上”利用U=RI求出滑动变阻器两端电压，用电源电压减去滑动变阻器两端电压即为灯泡两端电压，再利用P=UI即可求出小灯泡的额定功率．
点评：此题涉及到的知识点较多，综合性较强，在（3）特别要注意的是题目中隐含的条件，“小明排除故障后按照正确的操作进行实验，当他闭合开关时”，此时滑动变阻器的阻值最大，由此即可计算出滑动变阻器的最大阻值，然后问题迎刃而解，切不可利用“电压表、电流表的示数分别为1.5V和0.15A”去求小灯泡的电阻．