Question

小明用图甲的实验装置测量小灯泡电阻，小灯泡的额定电压为4.5V。

(1)连接电路时，开关应______。

(2)请在图甲中用笔画线代替导线，完成剩余部分的电路连接（要求：滑片向左移动时，其接入电路阻值变小）（____）。

(3)正确完成电路连接后，闭合开关时，灯泡发光，电流表示数较大，电压表也有示数，移动滑片，发现灯泡亮度不变，则故障可能是滑动变阻器______。

(4)排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，此时电路中的电流为______A，小灯泡的电阻为______Ω。

(5)小明还设计了如图丙所示的电路，测出了另一小灯泡的额定功率，已知滑动变阻器的最大阻值均为R₀，小灯泡的额定电流I_额，请将以下实验步骤补充完整：

①只闭合开关S、S₁，移动R₁的滑片，使电流表示数为I_额。

②接着______。

③再将R₁的滑片调至最左端，记下电流表的示数I₁；将R₁的滑片调至最右端，记下电流表的示数I_2。

④写出小灯泡额定功率的表达式：P＝______（用R₀、I_额、I₁、I₂表示）。

Answer

断开 短路 0.3 15 断开S1闭合S、S2，保持R1滑片位置不变，调节R2滑片使电流表示数仍为I额

【解析】

(1)连接电路前，为了保证电路元件安全，开关应断开；(2)在该实验中，滑动变阻器应与小灯泡串联，且滑动变阻器要按“一上一下”的方式接入电路，滑片左移，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，因此应将变阻器的左下接线柱与小灯泡的右接线柱相连，连接应简洁、明确、到位、不交叉，具体如答图所示；(3)正确完成电路连接后，闭合开关S，发现灯泡发光，电流表示数大，说明滑动变阻器接入电路的阻值过小或其短路，移动滑片位置，灯泡亮度不变，则说明滑动变阻器失去变阻的作用，故原因是变阻器短路；(4)由图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，指针在0.2A后第5小格处，故电流表的读数为0.2A＋5×0.02A＝0.3A，由R＝可得小灯泡正常发光的电阻R＝＝15Ω；(5)①只闭合开关S、S1，滑动变阻器R1与小灯泡L串联，移动R1的滑片，使电流表示数为I额，则此时小灯泡正常发光；②只闭合S、S2，此时滑动变阻器R1与R2串联；保持R1滑片位置不变，调节R2滑片位置使电流表示数仍为I额，这一步目的是使R2接入的电阻等于小灯泡正常发光时的电阻RL；③再将R1的滑片调至最左端，此时只有R2接入电路中，电流表的示数为I1，则电源电压U＝I1R2①；将R1的滑片移到最右端，此时R1的全部电阻与R2串联接入电路中，电流表示数I2，则电源电压U＝I2（R2＋R0）②。利用电源电压不变，由①②解得R2＝RL＝，由电功率公式P＝I2R得小灯泡的额定功率表达式为P＝。