Question

【題目】小華和小明在“測量小燈泡的額定功率”．器材如下：待測小燈泡（額定電壓為3.8V）、電源（電壓恒為6V）、滑動變阻器（20Ω 1A）、開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干．
（1）他們將實驗器材連接成了如圖1電路，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)燈不亮，只有（選填“電流”或“電壓”）表有示數(shù)．
（2）小明想重新連接電路旁邊的小華攔住他，認為不用重新連接，只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線在原圖上畫出正確的接法．
（3）電路連接正確后，小明開始實驗．閉合開關(guān)電壓表示數(shù)為2.2V，則應(yīng)向（選填“A”或“B”）調(diào)節(jié)滑片，直至燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如圖2，則小燈泡的額定功率為W．
（4）在實驗過程中小明和小華還發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片時，電壓表的示數(shù)很難準確達到3.8V．經(jīng)過討論他們發(fā)現(xiàn)只要再（2）小問改接正確的電路上將電壓表改接到兩端，就能減小實驗誤差．改接后能減小實驗誤差的原因是 ．
（5）小明和小華通過分析認為，如果增加已知阻值的定值電阻R0 ， 只利用一只電流表，通過簡單操作（開關(guān)S接“a”“b”各一次）就能測量小燈泡的額定功率．圖3甲、乙是他們設(shè)計的兩個電路圖，其中能完成測量的是電路圖（選填“甲”“乙”或“都可以”）．
（6）小明和小華還想探究“在電壓一定的情況下，電流與電阻的關(guān)系”，于是將（2）小問改接正確的電路中的小燈泡換成阻值分別為10Ω、8Ω、6Ω、4Ω的四個定值電阻，其余連接均不變．在實驗中，將4個定值電阻依次接入電阻，調(diào)節(jié)滑動變阻器使定值電阻兩端的電壓保持某個值U0不變，為了能夠順利得到4組I、R數(shù)據(jù)，完成實驗，該電壓U0的取值范圍是： ．

Answer 1

【答案】
（1）電壓
（2）解：實物圖如下所示：

（3）B；1.14
（4）滑動變阻器；燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓為6V﹣3.8V=2.2V，把電壓表并聯(lián)到滑動變阻器兩端，電壓表量程應(yīng)選擇0﹣3V，分度值為0.1V，故讀數(shù)更精確
（5）甲
（6）2V﹣4V
【解析】解：（1）由圖可知，電壓表串聯(lián)接入了電路，電流表與燈泡并聯(lián)在電路中，故此時電流表示數(shù)為0，電壓表測量的是電源電壓，電壓表有示數(shù)；（2）由圖可知，此時的電流表與燈泡并聯(lián)在了電路中，電壓表串聯(lián)在電路中了，是錯誤的；電壓表應(yīng)并聯(lián)到燈的兩端；（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為2.2V，小于燈的額定電壓2.5V，應(yīng)增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向B移動，直到電壓表示數(shù)為額定電壓； 圖2中，電流表使用的是0～0.6A量程，分度值是0.02A；故電流表示數(shù)I=0.3A；
小燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；（4）在串聯(lián)電路中，電源電壓等于各部分電壓之和；燈泡的額定電壓為3.8V，故電壓表量程為0﹣15V，分度值為0.5V，故讀數(shù)不精確；燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓為6V﹣3.8V=2.2V，把電壓表并聯(lián)到滑動變阻器兩端，當電壓表示數(shù)為2.2V時，電壓表量程應(yīng)選擇0﹣3V，分度值為0.1V，故讀數(shù)更精確；（5）燈泡與電阻R0 ， 并聯(lián)在電路中，電壓是相同的，當通過R0的電流與R0的阻值的乘積等于3.8V時，燈會正常發(fā)光；
圖3甲中，當s接b時，測的是R0的電流，通過移動滑片，使電流表示數(shù)為：
I= = ，根據(jù)歐姆定律，R0的電壓為3.8V，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓為3.8V，燈正常工作；保持滑片位置不動，s接a時，電流表測量的是干路中的電流，因電路的連接沒有改變，各電阻大小和電壓大小都不變，通過燈與定值電阻的電流也不變，故根據(jù)并聯(lián)電路電流關(guān)系可以求出燈泡的電流，根據(jù)P=UI能求出燈泡的額定功率，故圖丙可以；
圖3乙中，s接a時，電流表不接入電路中，s接b時，測的是燈泡的電流，故無法測出R0的電流，不能求出電壓，不能求出燈泡的額定功率，故圖3乙不可以．故選甲；（6）把四個電阻串聯(lián)接入電路中，為了保護電流表，電路中的電流不能超過0.6A，故電路的最小電阻為：R小= =10Ω，
電路中接入4Ω的電阻時，滑動變阻器接入電路的最小電阻為：R'=R小﹣4Ω=6Ω；
設(shè)電壓表示數(shù)為U表 ， 根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓U滑=U﹣U表=6V﹣U表 ，
根據(jù)分壓原理：
= ，即 ﹣1= ﹣﹣﹣﹣﹣①，
因研究電流與電阻關(guān)系的實驗中，要保持電壓表示數(shù)不變，由①式得，方程左邊為定值，當變阻器接入電路中的電阻最小為R'=6Ω時，對應(yīng)的定值電阻最小為4Ω，代入①得，
﹣1= ，U表=2.4V，
即定值電阻兩端的最大電壓為2.4V；
同理，當滑動變阻器接入電路的電阻為20Ω時，對應(yīng)的電阻最大為10Ω，代入①式得：
﹣1= ，U表=2V
即定值電阻兩端的最小電壓為2V；
故電壓表的取值范圍大小應(yīng)滿足2V≤U表≤2.4V．
所以答案是：（1）電壓；（2）如上圖；（3）B；1.14；（4）滑動變阻器；燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓為6V﹣3.8V=2.2V，把電壓表并聯(lián)到滑動變阻器兩端，電壓表量程應(yīng)選擇0﹣3V，分度值為0.1V，故讀數(shù)更精確；（5）甲；（6）2V﹣4V
【考點精析】通過靈活運用歐姆定律及其應(yīng)用，掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）即可以解答此題．