Question

20．在測量小燈泡額定功率的實驗中，提供的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈正常發(fā)光時電阻為12Ω左右），圖甲是設(shè)計的實驗電路圖，圖乙是實物圖．
（1）張欣同學(xué)在進行實驗時，連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮．他將滑片由B端向A端移動過程中，開始一段時間燈泡仍然不亮，兩表均無示數(shù)，但當滑片移動到線圈某點M時，燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，他立即斷開開關(guān)，查找原因，你認為出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因是C
A．滑動變阻器被短路
B．滑動變阻器最大阻值太大
C．滑動變阻器線圈在B、M間有斷路
D．滑動變阻器線圈在A、M間有斷路
（2）更換了一個“8Ω，0.5A”的滑動變阻器后，重新連接電路繼續(xù)實驗，但閉合開關(guān)后，無論怎樣移動滑片，電壓表的示數(shù)都不能達到2.5V，原因可能是滑動變阻器的阻值太�。�若手邊只有標有“4Ω，0.5A”的滑動變阻器A和一個20Ω的定值電阻B可選用，為完成實驗，應(yīng)采取的措施是：斷開開關(guān)，將A（選填“A”或“B”）串聯(lián)接入電路，進一步完成實驗．
（3）解決以上問題后，閉合開關(guān)，緩慢移動滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，此時電流表示數(shù)如圖丙所示，則燈泡的額定電流為0.2A，燈泡的額定功率為0.5W．
（4）測出小燈泡額定功率后，劉浩同學(xué)提出，只測一次可能會出現(xiàn)較大誤差，如果要減小誤差，應(yīng)重新緩慢移動滑片并使電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電流表示數(shù)，計算小燈泡的額定功率，并多次重復(fù)以上步驟，將各次測得的額定功率求平均值以減小誤差，你認為劉浩的提議可行．（選填“可行”或“不可行”）
（5）某實驗小組的同學(xué)除了測燈泡額定功率外，還記錄了燈泡在不同電壓下電流表的示數(shù)，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)正確繪制了燈泡的I-U圖象，他們繪制的圖象與圖中的C圖一致．

Answer 1

分析 （1）燈泡不亮，兩表均無示數(shù)，說明電路有斷路；燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，說明滑動變阻器連入電路的阻值太小；
（2）影響電壓表的示數(shù)的原因，一是電源電壓的大小，二是變阻器的最大阻值太小，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的規(guī)律求出達到要求變阻器的最大電阻至少為多少；根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律分析；
（3）弄清電流表的量程和分度值，讀出電流值，根據(jù)P=UI求出額定功率；
（4）多次測量取平均值可減小誤差；
（5）燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$作出分析和解答．

解答 解：（1）燈泡不亮，兩表均無示數(shù)，說明電路有斷路；當滑片移動到線圈某點M時，燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，說明滑動變阻器連入電路的阻值太小，綜上所述出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因是：滑動變阻器線圈在B、M間有斷路；選C；
（2）由題意知，總電壓為4.5V，當燈正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓應(yīng)為U_滑=4.5V-2.5V=2V，
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電流相等：
$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2.5V}{12Ω}$=$\frac{2V}{{R}_{滑}}$，得R_滑=9.6Ω＞8Ω，要達到實驗要求，變阻器的最大電阻至少為9.6Ω，無法使電壓表的示數(shù)達到實驗要求的值，可能由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是較小，不能使燈泡兩端達到2.5V；
根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律，在電路中串聯(lián)一個“4Ω，0.5A”的滑動變阻器后，R_滑總=8Ω+4Ω=12Ω＞9.6Ω，為了達到實驗?zāi)康�，可以再在電路中串�?lián)一個“4Ω，0.5A”的滑動變阻器后重新實驗；
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.2A，燈泡的額定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）多次測量燈的額定功率取平均值可減小誤差；可行；
（5）燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知，電流變化量會越來越小，故選C圖象．
故答案為：（1）C；（2）動變阻器的阻值太��；A；（3）0.2；0.5；（4）可行；（5）C．

點評 本題考查了電路的故障分析、電流表讀數(shù)、求燈泡功率、數(shù)據(jù)處理等問題；對電流表讀數(shù)時，應(yīng)先確定電流表量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時，視線要與電流表刻度線垂直，考查角度廣，設(shè)計知識點多，綜合性較強，具有一定的代表性．