Question

某兴趣小组完成了两个与电有关的实验：
第一个实验：小明、小华和小红三位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验．实验中所用器材规格均相同，小灯标有“3.8V”字样，电源电压为6伏且保持不变．

（1）小明连接的电路如图所1示，图中尚有一根导线未连接，请用笔线代替导线在图中正确连接．要求：若将变阻器的滑片向左移动，闭合电键S后，能使它接入电路中的电阻最大．
（2）小华实验步骤正确，闭合电键后，观察到小灯泡不发光，电压表无示数，电流表的示数为0.3安，若电路中只有一处故障，且只发生在小灯L或变阻器R上，则电路中存在的故障可能是______．
（3）小红正确连接电路，闭合电键后，移动变阻器的滑片，发现无法精确测出小灯泡的额定功率，经思考后她将电路图略作调整，接着她移动变阻器的滑片，当观察到电压表的示数为______伏时，小灯正常发光．若此时变阻器的滑片恰好在中点上，求：小灯的额定功率．
（需在答题纸的相应位置写出计算过程）
第二个实验：在用电阻箱、电压表测定一个未知定值电阻R_X的阻值时，小明设计了如图2所示的实验电路，其中R′是电阻箱，R是定值电阻．
（1）图2中，为测出R_X的阻值，闭合开关S后，小明应该先把开关S₁接到触点______（选填“1”或“2”），记录电压表的示数U；然后把开关S₁接到另一触点，并调节电阻箱R′，直到电压表示数也为U，读出此时电阻箱R′的示数（各旋钮的位置如图3所示），则待测电阻R_X的阻值为______Ω．
（2）小兰认为将图2中的电阻R去掉，也能测出R_X的阻值．你认为可行吗？答：______
（3）小亮设计了图4的电路测R_X的阻值．与图2的方法比较，你觉得图丙最显著的优点是：______；若图2也想具备这个优点，只需更换图甲的一个元件就可以了，如何替换？答：______．

Answer

一、（1）滑动变阻器按一上一下的原则与灯泡串联，要使变阻器的滑片向左移动时接入电路中的电阻最大，则滑片应远离右下方的接线柱．
（2）小灯泡不发光说明灯泡短路或电路中电流过小或电路某处断路，电流表的示数为0.3安说明不可能断路或电路中的电流过小．
（3）对电路进行的调整，实际是把电压表与变阻器并联．原因是电压表的量程是0～3伏，而灯的额定电压是3.8伏．所以要这样调整．当电压表的示数是2.2伏时灯正常发光．根据欧姆定律求出电路中的电流，然后利用P=UI即可求出灯的额定功率．
二、（1）本实验应用了等效替代法，单刀双掷开关可控制待测电阻RX与定值电阻R串联，或电阻箱R'与定值电阻R串联，电压表测RX或R'与定值电阻R串联时的电压，当电压表示数相同时，电阻RX与电阻R'阻值相同，应该先把开关S1接到触点1；电阻箱各挡示数乘以倍率的和是电阻箱的阻值．
（2）去掉电阻R，电压表测的是电源电压U，不能保证电阻RX与电阻R'电压相同，测不出电阻R'的阻值．
（3）小亮设计电路中有滑动变阻器，可以进行多次测量，求平均值，可以减小误差；把图2中的电阻R换成滑动变阻器，图2也具有图4的优点．
【解析】
一、（1）滑动变阻器的右下方接线柱与灯泡串联，如下图所示：

（2）小灯泡不发光说明灯泡短路或灯泡断路或滑动变阻器断路，电流表的示数为0.3A，说明灯泡不可能断路、滑动变阻器不可能断路，故电路中存在的故障可能是小灯泡短路．
（3）因为电压表所选的量程是0～3V，而灯的额定电压是3.8V．所以对电路进行的调整，把电压表与变阻器并联．
当电压表的示数是2.2V时灯正常发光．此时UL=U-U变=6V-2.2V=3.8V．
因为此时变阻器只接入10Ω电阻，所以此时串联电路中电流是：
I===0.22A，
所以灯的额定功率PL=ULI=3.8V×0.22=0.836W．
（二）（1）小明应该先把开关S1接到触点1；
由电阻箱图示可知，电阻RX=R'=0×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+8×1Ω=18Ω．
（2）去掉电阻R，电压表测的是电源电压U，不能用等效替代法测出电阻RX的阻值，将图甲中的电阻R去除不可行．
（3）图4最显著的优点是：能多次测量求平均值以减小误差；将图2中的电阻R换成滑动变阻器，图2也具有图4的优点．
故答案为：（一）（2）小灯泡短路；（3）2.2；0.836W．
（二）（1）1；18；（2）不可行；（3）能多次测量求平均值以减小误差；将电阻R换成滑动变阻器．