Question

7．用小燈泡研究電學(xué)規(guī)律的幾個實驗．
（1）用圖甲所示的電路圖研究并聯(lián)電路電流的特點．

①在連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；將電流表接在電路中某處，當閉合開關(guān)試觸時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，原因是電流表的正負接線柱接反了；
②實驗中可用電流表分別測出電路中三個位置的電流來尋找規(guī)律，以下取點組合合適的是A
A．EAD    B．EDF     C．FCD     D．FAB
（2）用圖甲研究并聯(lián)電路電壓的規(guī)律（其中兩只燈泡的阻值不相等）．
①完成圖丙中未完成的連接，要求電壓表測L₂兩端的電壓；
②用電壓表分別準確測量了L₁和L₂兩端的電壓，則這兩個電壓值應(yīng)相等（相等/不相等）．
（3）用圖丁的電路比較燈泡的亮度．
①閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩燈均不亮，且兩個電壓表的示數(shù)為均0V．你認為出現(xiàn)這種情況的原因可能是滑動變阻器斷路或甲、乙兩燈泡同時短路．
②恢復(fù)正常后，閉合開關(guān)，多次移動滑動變阻器滑片后，均發(fā)現(xiàn)甲燈較亮，且測量甲燈電壓的電壓表示數(shù)也較大．對此的合理解釋是：兩燈串聯(lián)時，通過燈泡的電流相等，電壓越高，電流做的功越多，因此燈越亮．
（4）用戊圖測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率
①實驗原理：P=UI；
②閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)只有0.8V，為測量燈泡的額定功率，他應(yīng)向左移動滑動變阻器的滑片，直至電壓表示數(shù)為2.5V時，并讀出電流表的示數(shù)，可算出額定功率的大�。�
③小明在實驗時，不小心將電流表損壞，由于沒有多余的電流表更換，老師取走電流表，并拿來一只定值電阻R₀，并提醒小明將它串聯(lián)接在了原電路中接電流表的位置處（圖未畫出），請你幫助小明利用該電路測出燈泡的額定功率．
小明的實驗步驟應(yīng)該是：
Ⅰ．閉合開關(guān)，移動滑片使電壓表示為2.5V；
Ⅱ．斷開開關(guān)，將電壓表拆下并聯(lián)到R₀兩端，讀出電壓表的示數(shù)為U₀；
Ⅲ．計算燈泡額定功率的表達式為P_額=$\frac{{U}_{額}{U}_{0}}{{R}_{0}}$（用已知量和測量表示，其中小燈泡的額定電壓用U_e表示．）．

Answer 1

分析 （1）①連接電路時，為了安全，開關(guān)必須處于斷開狀態(tài)；
當電流表的正負接線柱接反后，電流表的指針將反向偏轉(zhuǎn)；
②探究并聯(lián)電路電流的規(guī)律時，需測量干路電流和各支路電流；
（2）①兩燈泡并聯(lián)接入電路，電壓表測L₂兩端的電壓．
②并聯(lián)電路兩端電壓相等．
（3）根據(jù)圖丁可知，滑動變阻器以及兩燈泡串聯(lián)，電壓表分別測量兩燈泡兩端電壓；
①當電路發(fā)生斷路時，電壓表的正負接線柱都不能與電源相連時，電壓表的示數(shù)為零；
電壓表被短路時，電壓表的示數(shù)為零；
②串聯(lián)電路中處處電流相等；根據(jù)W=UIt可知燈泡做功的多少；
（4）①測量燈泡額定功率的原理：P=UI；
②當燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點確定滑片移動的方向；
③在電流表不能使用時，可以把已知阻值的定值電阻串聯(lián)到電路中，當小燈泡正常工作時，利用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出電流，即為小燈泡的額定電流，再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1））①連接電路時，開關(guān)必須處于斷開狀態(tài)；
根據(jù)圖乙可知，電流表指針反偏，因此電流表的正負接線柱接反了；
②探究并聯(lián)電路電流的規(guī)律時，需測量干路電流和各支路電流；
A、E為干路中的一點，AD分別為兩條支路中對應(yīng)的點，因此A中的組合合適；
B、EF都為干路中的一點，D為一條支路中對應(yīng)的點，因此B中的組合不合適；
C、F為干路中的一點，CD為同一條支路中對應(yīng)的兩點，因此C中的組合不合適；
D、F為干路中的一點，AB為同一條支路中對應(yīng)的兩點，因此D中的組合不合適；
故選A；
（2）①已知電源電壓為4.5V，因此電壓表選擇0～15V的量程；
使兩燈泡并聯(lián)，電壓表并聯(lián)在L₂兩端的電壓；如下圖所示：

②因為并聯(lián)電路兩端電壓相等，因此用電壓表分別準確測量了L₁和L₂兩端的電壓，則這兩個電壓值應(yīng)相等；
（3）①如果電路發(fā)生斷路，并且兩個電壓表的示數(shù)為均0V，則電路故障為滑動變阻器斷路；
如果電路發(fā)生短路，并且兩個電壓表的示數(shù)為均0V，則電路故障為甲、乙兩燈泡同時短路；
②因為串聯(lián)電路處處電流相等，所以通過燈泡的電流相等，燈泡兩端電壓越高時，由W=UIt可知，電流做的功越多，因此燈越亮．
（4）①測量燈泡額定功率的原理：P=UI；
②閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)只有0.8V小于燈泡的額定電壓，要測量燈泡的額定功率，需減小滑動變阻器兩端電壓，即減小滑動變阻器接入電路的阻值，故需將滑片向左移動，直至電壓表的示數(shù)為2.5V時，并讀出電流表的示數(shù)，可算出額定功率的大��；
③要測小燈泡的額定功率，必須測出額定電壓下小燈泡的電流； 在電流表不能使用時，可以把已知阻值的定值電阻串聯(lián)到電路中，當小燈泡正常工作時，利用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出電流，即為小燈泡的額定電流，再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，所以改變后的實驗方案電路圖如圖所示：

主要實驗操作步驟：
Ⅰ、閉合開關(guān)，移動滑片使電壓表示為2.5V；
Ⅱ、斷開開關(guān)，將電壓表拆下并聯(lián)到R₀兩端，讀出電壓表的示數(shù)為U₀；
Ⅲ、小燈泡額定功率的表達式：P_額=$\frac{{U}_{額}{U}_{0}}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）①斷開；電流表的正負接線柱接反了；②A；（2）②相等；（3）①滑動變阻器斷路或甲、乙兩燈泡同時短路；②電流；電流做的功；（4）①P=UI；②左；電壓表的示數(shù)為2.5V；電流表的示數(shù)；③Ⅰ、閉合開關(guān)，移動滑片使電壓表示為2.5V；Ⅱ、斷開開關(guān)，將電壓表拆下并聯(lián)到R₀兩端，讀出電壓表的示數(shù)為U₀；Ⅲ、$\frac{{U}_{額}{U}_{0}}{{R}_{0}}$．

點評 本題綜合探究了并聯(lián)電路電流、電壓的規(guī)律，燈泡明暗程度的決定因素以及測量小燈泡的額定功率；難度是沒有電流表的情況下測量燈泡額定功率的實驗設(shè)計，關(guān)鍵是測量小燈泡額定電流的方法，在不能直接測量時，應(yīng)根據(jù)串并聯(lián)電路電流特點著手設(shè)計實驗．