Question

7．如圖甲所示是“測(cè)量小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)電路圖，其中電源用的是2節(jié)新干電池，滑動(dòng)變阻器的銘牌標(biāo)有“50Ω  1A”，選用的小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．

（1）小敏連接了如圖甲所示的部分實(shí)物電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整；
（2）小勇同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中連接好電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，則其原因可能是燈泡斷路；
（3）排除故障，開始實(shí)驗(yàn)，移動(dòng)變阻器滑片，直至燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則該燈泡的額定功率為0.5W；
（4）在不改變圖甲電路和元件的前提下，能否利用控制變量法來探究電流與電壓的關(guān)系？不能；為什么？燈泡的電阻隨溫度變化，不能控制電阻不變；
（5）物理老師在上課之前，查閱了該規(guī)格小燈泡的I與U的關(guān)系部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
U/V	0.20	0.80	1.40	2.00	2.50	2.90
I/A	0.02	0.08	0.13	0.18		0.21

實(shí)驗(yàn)過程中，小勇發(fā)現(xiàn)無法得到上述表格中的一組數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行推斷應(yīng)是第1次（填序號(hào)）數(shù)據(jù)，理由是無論如何移動(dòng)滑片，燈泡兩端電壓都無法為0.2V，滑動(dòng)變阻器的最大阻阻不足，如果想得到表中完整的數(shù)據(jù)可以采取的相應(yīng)措施更換最大阻值大一些的滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)入電路中，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，根據(jù)燈泡額定電壓表確定其量程；
（2）燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，電路可出現(xiàn)斷路，再根據(jù)電壓表示數(shù)情況分析判斷電路故障原因；
（3）額定電壓下燈泡正常發(fā)光，根據(jù)電流表的量程和分度值讀出此時(shí)通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電阻阻值不變；
（5）由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律，計(jì)算出滑動(dòng)變阻器所需的最大阻值進(jìn)行判斷．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下串聯(lián)入電路中，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，燈泡額定2.5V，所以電壓表應(yīng)使用0-3V量程，由此補(bǔ)畫實(shí)物連接如圖所示：
；
（2）閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連．所以原因可能是燈泡斷路了；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，因此閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以燈泡的額定電流為0.2A；
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電阻阻值不變，不改變圖甲電路和元件，由于燈泡電阻隨溫度變化為變化，不是定值，所以不能用該實(shí)驗(yàn)裝置探究電流與電壓的關(guān)系；
（5）電源用的是2節(jié)新干電池，即電源電壓為3V．
由串聯(lián)電路的分壓原理知，當(dāng)燈泡電壓最小時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入阻值最大．
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為0.2V時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電壓應(yīng)為3V-0.2V=2.8V，則滑動(dòng)變阻器的電阻應(yīng)為：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8V}{0.02A}$=140Ω，
而滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω，所以不能得到上述數(shù)據(jù)，要想得到上述數(shù)據(jù)，應(yīng)更換最大阻值大一些的滑動(dòng)變阻器．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）0.5；（4）不能；燈泡的電阻隨溫度變化，不能控制電阻不變；（5）1； 無論如何移動(dòng)滑片，燈泡兩端電壓都無法為0.2V，滑動(dòng)變阻器的最大阻阻不足；更換最大阻值大一些的滑動(dòng)變阻器．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了實(shí)物電路的連接，考查了有關(guān)電阻、功率的計(jì)算，同時(shí)考查了滑動(dòng)變阻器的使用及電路故障的分析，同時(shí)涉及到了串分壓的知識(shí)．