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移动滑动变阻器滑片的位置,观察LED灯是否发光
0.2
$12.5$
$0.5\ \mathrm{W}$

短路
$0.75\ \mathrm{W}$
$(I-I_{\mathrm{额}})R_{0}I_{\mathrm{额}}$
【分析】
1. 第(1)问:回忆滑动变阻器的使用规则,闭合开关前需调到最大阻值处来保护电路。观察图(a)中滑动变阻器的接线柱,右下接线柱接入电路,滑片移至右端时,接入的电阻丝最长、阻值最大,据此确定滑片位置。
2. 第(2)问:根据电路现象分析故障:电流表有示数说明电路是通路;电压表无示数、灯泡不亮,若灯泡短路,电压表会被短路(示数为0),同时电路保持通路,电流表有示数,符合现象;若灯泡断路,电路会断开,电流表无示数,与现象不符,因此判断故障为灯泡短路。
3. 第(3)问:先确定电流表的量程和分度值,读出电流示数,再根据额定功率公式$P=UI$,代入额定电压和测得的电流计算额定功率。
4. 第(4)问:结合图(c)的电路逻辑分析:步骤①中,通过开关控制让灯泡正常发光(电流为额定电流$I_额$);步骤②中,测出干路电流,利用并联电路的电流规律算出定值电阻的电流,再结合欧姆定律得到定值电阻两端的电压(即灯泡的额定电压),最后根据$P=UI$推导额定功率表达式。
【解析】
(1) 闭合开关前,滑动变阻器需调到最大阻值处保护电路。由图(a)可知,滑动变阻器右下接线柱接入电路,滑片移至右端时,接入电路的电阻丝最长,阻值最大。
(2) 闭合开关后电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数、灯泡不亮,符合“灯泡短路”的故障特征(灯泡短路时,电压表被短路示数为0,电路仍通路,电流表有示数)。
(3) 由图(b)可知,电流表选用$0∼0.6\mathrm{A}$量程,分度值为$0.02\mathrm{A}$,示数为$0.3\mathrm{A}$。已知灯泡额定电压$U_{额}=2.5\mathrm{V}$,根据$P_{额}=U_{额}I_{额}$,代入得:
$P_{额}=2.5\mathrm{V}×0.3\mathrm{A}=0.75\mathrm{W}$
(4) 步骤①中,灯泡正常发光,其额定电流为$I_额$;步骤②中,干路电流为$I$,根据并联电路电流规律,通过$R_0$的电流$I_0=I-I_{额}$。由欧姆定律可得$R_0$两端电压$U_0=I_0R_0=(I-I_{额})R_0$,并联电路电压相等,故灯泡额定电压$U_{额}=U_0$,因此灯泡额定功率:
$P_{额}=U_{额}I_{额}=(I-I_{\mathrm{额}})R_{0}I_{\mathrm{额}}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{右}$
(2) $\boldsymbol{短路}$
(3) $\boldsymbol{0.75}$
(4) $\boldsymbol{(I-I_{\mathrm{额}})R_{0}I_{\mathrm{额}}}$
【知识点】
1. 滑动变阻器的使用
2. 电路故障分析
3. 电功率的计算
4. 并联电路的电流、电压规律
【点评】
本题是测量灯泡电功率的综合实验题,覆盖了实验器材操作、故障判断、常规计算和特殊方法测功率多个考点,既考查了实验操作的基础规范,又要求学生灵活运用电学规律分析推导,是中考电学实验的典型题型。
【难度系数】
0.6