Question

小明同學在做“測定小燈泡額定功率”的實驗時，所用電源電壓保持不變，實驗用小燈泡上標有“0.2A”字樣．
（1）如圖是小明連接的實物圖．閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡不發光，經檢查，是由于其中一根導線連接錯誤．請你在實物圖中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）小明將電路的錯誤連線改正后，當他閉合開關時，發現小燈泡不亮，電流表指針幾乎不動，電壓表的示數為4.5V，則此故障可能為______（選填“小燈泡短路”、“小燈泡斷路”或“滑動變阻器斷路”）．
（3）小明排除故障后按照正確的操作進行實驗，當他閉合開關時，發現電壓表、電流表的示數分別為1.5V和0.15A，然后移動滑動變阻器的滑片，當小燈泡正常發光時，滑片恰好在變阻器的中點上，小燈泡的額定功率為______W，所用滑動變阻器的最大阻值為______Ω．

Answer 1

【答案】分析：（1）伏安法測功率的實驗中，電壓表與燈泡并聯測燈泡電壓，電流表與燈泡串聯測燈泡電流．
在實物連接圖中找到錯誤之處：主要分析電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用，從電壓表和電流表的正負接線柱、量程、連接方式，滑動變阻器的接線柱和連入方式上逐條分析．
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數，那么電壓表將串聯在電路中，電壓表測量電源電壓；
燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數增大，電壓表將測量導線電壓，示數為0．
燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數．
（3）根據閉合開關時，電壓表、電流表的示數分別為1.5V和0.15A可求出所用滑動變阻器的最大阻值R，然后即可知滑片恰好在變阻器的中點時的阻值，再根據“小燈泡上標有“0.2A”字樣和當小燈泡正常發光時，滑片恰好在變阻器的中點上”利用U=RI求出滑動變阻器兩端電壓，用電源電壓減去滑動變阻器兩端電壓即為燈泡兩端電壓，再利用P=UI即可求出小燈泡的額定功率．
解答：解：（1）由圖克知，滑動變阻器與燈泡并聯了，電壓表串聯在電路中了，應將滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表應并聯在小燈泡兩端；將電流表負接線柱的導線與燈泡右端相連的導線去掉，將燈泡右端接線柱與電壓表的負接線柱相連；如下圖所示：

（2）由分析可知，燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數增大，電壓表將測量導線電壓，示數為0；
燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數，那么電壓表將串聯在電路中，電壓表測量電源電壓，電源電壓正好為4.5V；
故答案為：小燈泡斷路．
（3）由“電壓表、電流表的示數分別為1.5V和0.15A”可知，電路中的電流I=0.15A，小燈泡兩端的電壓U_燈=1.5V，滑動變阻器兩端的電壓U_R1=U-U_燈=4.5V-1.5V=3V，此時滑動變阻器的阻值最大，則R===20Ω，
因為“當小燈泡正常發光時，滑片恰好在變阻器的中點上”所以此時U_R2=I_額×=0.2A×=2V，
U_燈額=U-U_R2=4.5V-2V=2.5V．
則小燈泡的額定功率為P=U_燈額I_額=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：0.5；20．
點評：此題涉及到的知識點較多，綜合性較強，在（3）特別要注意的是題目中隱含的條件，“小明排除故障后按照正確的操作進行實驗，當他閉合開關時”，此時滑動變阻器的阻值最大，由此即可計算出滑動變阻器的最大阻值，然后問題迎刃而解，切不可利用“電壓表、電流表的示數分別為1.5V和0.15A”去求小燈泡的電阻．