Question

在“測定小燈泡的功率”實驗中，電源電壓為6伏且不變，小燈L標有“0.3安”字樣．
（1）某同學(xué)正確連接電路，且實驗步驟正確．當(dāng)閉合電鍵后，電流表與電壓表的示數(shù)分別如圖所示，則滑動變阻器R的最大阻值為

 

歐．將滑動變阻器的滑片移到中點時（即滑動變阻器接入電路的阻值為最大值的一半），該燈恰好正常發(fā)光，這時電流表的示數(shù)為

 

安，小燈的額定功率為

 

瓦．
（2）該同學(xué)繼續(xù)移動滑動變阻器的滑片，小燈突然熄滅．已知除小燈L和滑動變阻器R外，其余元件均完好，且電路中各處接觸均良好．則電路中存在的故障可能是

 

（只要寫出一種可能的情況），此時電路中電表的示數(shù)情況為

 

．

Answer 1

分析：（1）測量燈泡功率實驗中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端測燈泡電壓，電流表與燈泡串聯(lián)，測燈泡電流．
根據(jù)電源電壓和指針位置，判斷電壓表的量程．
燈泡額定電流為0.3A，判斷電流表的量程．
先讀出電壓表和電流表的示數(shù)．
根據(jù)R=

U

I

計算燈泡電阻．
燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，剛閉合開關(guān)時，滑動變阻器電阻最大．由電源電壓，電路電流，根據(jù)R=

U

I

求電路電阻．
根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點，求出滑動變阻器的最大電阻．
燈泡上標有0.3A，表示燈泡正常工作時電流為0.3A．
滑動變阻器連入電阻一半時，燈泡正常工作，電路電流為0.3A，求得此時電路總電阻．
根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點，求得燈泡電阻，根據(jù)P=I²R，求燈泡額定功率．
（2）繼續(xù)移動滑片，燈泡突然熄滅有兩種可能：燈泡斷路或短路，或滑動變阻器斷路．
燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)聯(lián)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(shù)增大，電壓表測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
滑動變阻器斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表無法測量電壓．

解答：解：（1）如果電壓表選擇0～15V量程，電壓表的示數(shù)為10V，超過電源電壓，所以電壓表量程選擇錯誤．應(yīng)該選擇0～3V量程，示數(shù)為2V．
燈泡額定電流為0.3A，電流表選擇0～0.6A，示數(shù)為0.2A，
所以燈泡此時電阻為：R_L=

UL

IL

=

2V

0.2A

=10Ω，
電路總電阻為R=

U

IL

=

6V

0.2A

=30Ω，
所以閉合開關(guān)時，滑動變阻器最大電阻為：R_大=R-R_L=30Ω-10Ω=20Ω．
當(dāng)滑動變阻器在中點時，燈泡正常工作，電路電流為0.3A，
電路總電阻為R'=

U

I ′ L

=

6V

0.3A

=20Ω，
所以燈泡電阻為R_L=R'-

1

2

R_大=20Ω-10Ω=10Ω．
所以P=I²R_L=（0.3A）²×10Ω=0.9W．
（2）繼續(xù)移動滑片，燈泡突然熄滅，燈泡斷路時，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓，電壓表示數(shù)為6V；
燈泡短路時，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0；
滑動變阻器斷路時，電流表和電壓表都無法測量，電流表和電壓表都無示數(shù)．
故答案為：（1）20；0.3；0.9；（2）燈L短路；電壓表示數(shù)為0，電流表有示數(shù)．（或燈L斷路；電壓表示數(shù)為6伏；電流表示數(shù)為0．）（或滑動變阻器R斷路，電壓表示數(shù)為0；電流表示數(shù)為0．）

點評：本題通過實驗形式考查了電路的兩個過程．一個過程滑動變阻器全部接入電路時，由總電壓、電流求總電阻，再求滑動變阻器的最大電阻．另一個過程是滑動變阻器一半電阻接入電路，燈泡正常發(fā)光，再次求總電阻，求燈泡正常工作時的電流，最后求燈泡的額定功率．
本題還通過電壓表、電流表、燈泡的變化情況判斷電路故障．