Question

12．在“測定小燈泡的額定功率”試驗中，小雨同學用一個電壓表、一個電流表、一個開關，電壓為3V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡和一個標有“20Ω、1.5A”的滑動變阻器．
（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲的實物電路連接完整（連線不得交叉）．要求當滑動變阻器的滑片向左移動時，小燈泡變亮．
（2）閉合開關，發(fā)現小燈泡不亮，電流表有示數，電壓表無示數．發(fā)生故障的原因可能是B
A、燈泡斷路   B、燈泡短路    C、滑動變阻器斷路   D、滑動變阻器短路
（3）小強排除故障后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P到某處，電壓表的示數為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向左端滑動．（選填左或右）
（4）改變滑動變阻器的阻值，多次測量通過小燈泡的電流和他兩端的電壓，根據記錄的數據，小雨畫出了小燈泡電流隨其兩端電壓變化的關系圖象（如圖乙），根據圖象提供的信息，計算出小燈泡的額定功率為0.625W．
（5）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關系，他將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表示數始終為2V，多次更換阻值不同的定值R，并記錄各次電流表的示數，若不更換其他器材，為了能夠完成實驗，更換電阻阻值不能夠大于40Ω．

Answer 1

分析 （1）電流表與燈泡串聯，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，當滑動變阻器的滑片向左移動時小燈泡變亮說明接入電路中的電阻變小，即左下方接線柱必須接入電路中；
（2）電流表有示數說明電路是通路，燈泡不亮、電壓表無示數說明電壓表并聯部分短路；
（3）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，電壓表的示數小于燈泡的額定電壓，應增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路中的電阻；
（4）根據圖象讀出2.5V時通過燈泡的電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律表示出電路中的電流，利用串聯電路的電流特點得出等式即可求出滑動變阻器與定值電阻阻值之間的關系，根據滑動變阻器的最大阻值確定定值電阻的最大電阻．

解答 解：（1）電流表與燈泡串聯，滑動變阻器的左下方接線柱與開關串聯，如下圖所示：

（2）閉合開關，發(fā)現小燈泡不亮，電流表有示數，電壓表無示數，說明電壓表并聯部分短路，結合選項可知，故障可能是燈泡短路；
（3）要測燈泡的額定功率，應使燈泡兩端電壓表的示數達到2.5V，
要使燈泡兩端的電壓從2.2V增大到2.5V，應增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路中的電阻，即滑片向左移動；
（4）由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L=2.5V時，通過燈泡的電流I_L=0.25A，
則燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）在探究電流跟電阻的關系的實驗中，保持電壓表示數為2V不變，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=3V-2V=1V，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得：
$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2V}{R}$=$\frac{1V}{{R}_{滑}}$，
則R=2R_滑，
因為R_滑≤20Ω，
所以R=2R_滑≤2×20Ω=40Ω．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）B；
（3）左；
（4）0.625；
（5）40．

點評 本題考查了伏安法測小燈泡額定功率的實驗，考查了連接實物圖、電路故障的判斷、滑動變阻器的使用、串聯電路特點、歐姆定律和電功率公式的應用，涉及的知識點較多，綜合性強，關鍵是根據滑動變阻器的最大阻值確定定值電阻R的最大值．