Question

7．倩倩同學(xué)在做“探究小燈泡的亮度與電功率的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到小燈泡上標(biāo)有“2.5V”的字樣，燈的額定功率小于1W，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω1A”字樣，而電源上卻看不到電壓值．

（1）連接電路之前，開關(guān)應(yīng)斷開，如圖甲所示．但電路連接中有一處存在錯(cuò)誤，請將連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線用“×”標(biāo)出，用筆畫線代替導(dǎo)線將正確導(dǎo)線連入電路（要求：滑動(dòng)變阻器左滑時(shí)燈泡變亮）；
（2）正確連接電路后，按要求操作，閉合開關(guān)時(shí)電壓表和電流表示數(shù)如圖乙所示，她很快就計(jì)算出電源電壓為4.5V；繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，小燈泡發(fā)出耀眼的白光后突然熄滅，他會(huì)觀察到電壓表指針C（選填字母：A、回到0刻度 B、達(dá)到滿刻度 C、超過滿刻度）；
（3）向左（“左”或“右”）移動(dòng)滑片，電壓表示數(shù)達(dá)2.5V時(shí)燈正常發(fā)光，圖丙是燈泡電流
與加在燈兩端電壓的關(guān)系圖，則小燈泡燈的額定功率為0.8W；
（4）完成實(shí)驗(yàn)后，同組的旦旦同學(xué)只改變了電壓表的位置也測出了燈泡的額定功率，如圖丙所示（電源電壓不變），只需改變滑動(dòng)變阻器電阻，使電壓表示數(shù)為2V，即可測出燈泡的額定功率．在不損壞用電器的前提下，滑動(dòng)變阻可調(diào)節(jié)的范圍是6.25Ω～20Ω．

Answer 1

分析 （1）電壓表與被測元件并聯(lián)，且電流從正接線柱流進(jìn)，負(fù)接線柱流出；要使滑動(dòng)變阻器左滑時(shí)燈泡變亮，則滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)變��；
（2）閉合開關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路電阻最大，根據(jù)電流表、電壓表的示數(shù)結(jié)合滑動(dòng)變阻器的阻值計(jì)算出電源電壓；
掌握斷路的特點(diǎn)，斷路電路中無電流，斷開處的電壓等于電源電壓；
（3）根據(jù)串分壓的知識，若要增大電阻兩端的電壓，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的阻值；
當(dāng)燈泡兩端的電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；根據(jù)圖丙確定燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流值，根據(jù)P=UI計(jì)算出額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U-2.5V；此時(shí)電路中電流最大，滑動(dòng)變阻器的阻值最小，利用歐姆定律即可求出變阻器最小阻值，然后即可判斷可調(diào)范圍．

解答 解：
（1）由圖知，電壓表和燈泡被短路，應(yīng)改接燈泡與滑動(dòng)變阻器連接的導(dǎo)線；
滑動(dòng)變阻器左滑時(shí)燈泡變亮，則滑動(dòng)變阻器的電阻應(yīng)變小，所以應(yīng)將A接線柱接入電路中，如圖所示：
；
（2）閉合開關(guān)時(shí)，滑片應(yīng)在最大值處，即連入阻值為20Ω，
由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A；電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為0.5V；
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得電源電壓：U=U_燈+IR_滑=0.5V+0.2A×20Ω=4.5V；
小燈泡發(fā)出耀眼的白光后突然熄滅，說明燈泡由于兩端電壓過高而燒壞，發(fā)生了斷路，此時(shí)燈泡兩端的電壓會(huì)等于電源電壓，所以電壓表超過滿刻度，故選C；
（3）由（2）知，燈泡兩端的電壓小于其額定電壓，所以應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的阻值將滑片向左滑動(dòng)，以減小變阻器分得電壓，直到電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)燈泡正常發(fā)光；
由圖象知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，電流為0.32A，則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（4）由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)知，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U_滑=4.5V-2.5V=2V，因此要使燈泡正常發(fā)光，需改變滑動(dòng)變阻器的電阻，使電壓表示數(shù)為2V；
由圖象知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，電流為0.32A，此時(shí)電路中電流最大，電阻最小，
所以變阻器的阻值為：R_最小=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.32A}$=6.25Ω，
所以滑動(dòng)變阻器的阻值可調(diào)范圍是6.25Ω～20Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）4.5；C；（3）左；2.5；（4）2；6.25Ω～20Ω．

點(diǎn)評 此題是測量燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物電路的連接，電流表、電壓表的讀數(shù)及歐姆定律的應(yīng)用，在確定燈泡的額定功率時(shí)，關(guān)鍵是根據(jù)圖象確定額定電壓和電流，其中還涉及到了串分壓的知識及串聯(lián)電路中電壓和電流的關(guān)系．