试题

某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同学们设计的电路如图1所示：

（1）把实物图2连接完整（按照电路图的连接方式）．
（2）滑动变阻器应选用（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（3）在开关闭合前，应将滑片P放在端．（选填“A”或“B”）
（4）君君正确地连接好电路，闭合开关，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮．小兰分析产生故障的原因可能是：①小灯泡灯丝断了；②小灯泡短路；③滑动变阻器开路．（电流表、电压表均无故障）请你依据表中电流表、电压表示数可能出现的几种情况，帮君君判断故障原因，并将其序号填写在表中对应的空格里．

电流表	电压表	故障原因
示数不为0	示数为0	② ②
示数为0	示数不为0	① ①

（5）电压表的电阻很大，所以在处理电路时通常把电压表看成断路，但是真实情况下有时也要考虑电压表的电阻，若电压表的电阻为R₀，图3所示电路可以等效成如图4所示．则根据该等效方法，当电压表读数为U，电流表读数为I时，R_X的实际功率应为（用测得的量表达），测量值比真实值（选填“偏大”或者“偏小”）

解：（1）电压表应与灯泡并联，灯泡的额定电压为3.8V，应选择0～15V的量程；
滑动变阻器已接了上面一个接线柱，应再接下面一个接线柱，如图所示：
；
（2）电源电压为6V，灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压U_滑=6V-3.8V=2.2V
电路中的电流大约为I=

U额

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A
所以滑动变阻器的阻值大约R_滑=

U滑

I

=

2.2V

0.38A

=6Ω；
R₁的阻值太小，R₃的阻值太大，应选择R2；
（3）由电路图知，在闭合开关前，应将滑片移至最右端即B端，使其阻值最大；
（4）小灯泡灯丝断了，则电流表的示数为0，电压表的示数不为零；
若小灯泡短路则电流表的示数不为零，电压表的示数为零；
若滑动变阻器开路，则电流表和电压表的示数均为零；
（5）灯泡的实际电流I_x=I-

U

R0

，所以其实际功率为P=UI=U（I-

U

R0

）=UI-

U2

R0

，所以测量值比实际值偏大．
故答案为：（1）见上图；（2）R₂；（3）B；（4）②①；（5）UI-

U2

R0

；偏大．