【分析】
1. 第(1)问:首先回忆电表的基本使用规范,电表使用前必须检查指针是否对准零刻度线,这是保证测量准确的前提;对于滑动变阻器,闭合开关前要调到最大阻值处来保护电路,观察电路图可知,滑片移到B端时,滑动变阻器接入电路的电阻丝长度最长,阻值最大。
2. 第(2)问:灯泡不发光且电流表无偏转,说明电路处于断路状态;而电压表有明显偏转,说明电压表能通过现有通路连接到电源两极,即电压表与电源串联;结合电路结构分析,唯一的断路故障只能是灯泡断路,此时电压表串联在电路中,相当于直接测量电源电压,所以指针偏转。
3. 第(3)问:先根据电流表的量程和分度值读取电流示数;再利用额定电压和额定电流计算灯泡的额定功率;通过第一次实验的已知数据计算出电源电压,再根据串联电路的电压规律求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压,最后结合电流计算滑动变阻器消耗的电功率。
【解析】
(1) 电流表、电压表在使用前,需要检查指针是否对准“0”刻度线;为保护电路,闭合开关前滑动变阻器应调至最大阻值处,由图(a)可知,滑片P移至B端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大。
(2) 灯泡不发光、电流表指针不偏转,说明电路发生断路;电压表指针有明显偏转,说明电压表与电源之间的电路是通路,即电压表与电源串联;若电路中只有一处故障,则故障为灯泡断路,此时电压表串联接入电路,测量电源电压,因此指针明显偏转。
(3) 由图(b)可知,电流表选用$0∼0.6\mathrm{A}$量程,该量程分度值为$0.02\mathrm{A}$,指针指向$0.3\mathrm{A}$,因此电流表示数为$0.3\mathrm{A}$;
灯泡的额定功率:$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I_{\mathrm{额}}=2.5\ \mathrm{V} × 0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$;
闭合开关时,滑动变阻器接入最大阻值$R_{\mathrm{滑}}=20\ \Omega$,此时滑动变阻器两端电压:$U_{\mathrm{滑1}}=I_1R_{\mathrm{滑}}=0.12\ \mathrm{A} × 20\ \Omega=2.4\ \mathrm{V}$,
电源电压:$U=U_{\mathrm{灯1}}+U_{\mathrm{滑1}}=0.5\ \mathrm{V}+2.4\ \mathrm{V}=2.9\ \mathrm{V}$;
灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压:$U_{\mathrm{滑2}}=U-U_{\mathrm{额}}=2.9\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.4\ \mathrm{V}$,
滑动变阻器消耗的电功率:$P_{\mathrm{滑}}=U_{\mathrm{滑2}}I_{\mathrm{额}}=0.4\ \mathrm{V} × 0.3\ \mathrm{A}=0.12\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) 对准“0”刻度线;B
(2) 串;灯泡断路
(3) $\boldsymbol{0.3}$;$\boldsymbol{0.75}$;$\boldsymbol{0.12}$
【知识点】
1. 伏安法测电功率
2. 电表使用规则
3. 串联电路电压、电流规律
【点评】
本题是伏安法测小灯泡电功率的综合实验题,覆盖了实验操作规范、电路故障分析、电表读数、电功率计算等核心考点,对学生的实验原理理解、电路分析能力和电学计算能力都有一定要求,是电学实验中具有代表性的题型。
【难度系数】
0.6