Question

【題目】在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω，實(shí)驗(yàn)器材如下：電源（電壓恒為6V）、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)。

（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)在圖甲中完成實(shí)物電路的連接（要求滑片P向C端滑動(dòng)時(shí)，燈泡變暗）；

（_______）

（2）同學(xué)們?cè)谶M(jìn)行試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則電路中發(fā)生的故障可能是______ （選填“小燈泡斷路”，“小燈泡短路”或“滑動(dòng)變阻器處斷路”）；

（3）某次實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們看到電壓表示數(shù)為1.8V，要使燈泡L正常發(fā)光應(yīng)向______ （選填“A”或“B”）端移動(dòng)滑片，同時(shí)視線(xiàn)應(yīng)注意觀(guān)察______ （選填“電流表”或“電壓表”）的示數(shù)；當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示，示數(shù)為______ A，則小燈泡的額定功率是______ W；

（4）繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)出耀眼的亮光，則此時(shí)小燈泡的功率______ 額定功率（選填“大于”、“等于”或“小于”）；

（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小強(qiáng)用定值電阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω分別更換電路中的燈泡，探究“電壓不變時(shí)，電流與電阻的關(guān)系”，得到如圖丙所示的電流隨電阻變化的圖像，則當(dāng)小強(qiáng)用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，接著把R換為10Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，向______（選填“A”或“B”）端移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為______V 時(shí)，讀出電流表的示數(shù)；為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選取哪種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器______．

A.50Ω 1.0A B.30Ω 1.0A C.20Ω 1.0A．

Answer 1

【答案】 小燈泡斷路 B端 電壓表 0.24 0.6 大于 A端 2V A

【解析】

（1）根據(jù)歐姆定律求出燈正常工作時(shí)電流，確定電流表量程，滑動(dòng)變阻器接線(xiàn)柱一上一下連接與電流表串聯(lián)接入電路；
（2）燈泡不亮說(shuō)明某處斷路或燈短路，電壓表有示數(shù)，電壓表的正負(fù)接線(xiàn)柱與電源正負(fù)極之間連接是連通的，電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明是某處斷路或電流表短路；
（3）比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，由分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向，因燈在額定電壓下才能正常工作，所以眼睛應(yīng)注視電壓表；由圖示電流表確定其量程與分度值，然后讀出其示數(shù)，再由P=UI求出燈泡額定功率；
（4）當(dāng)小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率大于額定功率，此時(shí)小燈泡發(fā)出耀眼的光；
（5）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制定值電阻的電壓相同，由圖丙知求出電阻兩端的電壓；
當(dāng)換上大電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，求出當(dāng)接入20Ω電阻時(shí)變阻器連入電路中的電阻，結(jié)合變阻器允許通過(guò)的最大電流確定選用的變阻器規(guī)格。

（1）燈正常工作時(shí)的電流約為，電流表選0～0.6A量程；滑動(dòng)變阻器接線(xiàn)柱一上一下連接與電流表串聯(lián)接入電路，要求滑片P向C端滑動(dòng)時(shí)，燈泡變暗，說(shuō)明電流減小，變阻器接入電路的阻值增大，故滑片以右的電阻絲接入電路，實(shí)物圖如下圖所示：

（2）小燈泡不發(fā)光，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路存在斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線(xiàn)柱與電源正負(fù)極之間連接是連通的，說(shuō)明燈泡發(fā)生斷路；

（3）電壓表示數(shù)為1.8V，則電壓表示數(shù)小于燈的額定電壓，要使燈正常發(fā)光，應(yīng)增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻，滑片應(yīng)向B端移動(dòng)；同時(shí)視線(xiàn)應(yīng)注意觀(guān)察電壓表的示數(shù)直到電壓表示數(shù)為2.5V；由圖示電流表可知，電流表量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，電流表示數(shù)為0.24A，則燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；

（4）燈泡的亮暗由實(shí)際功率決定，移動(dòng)滑片時(shí)，小燈泡發(fā)出耀眼的亮光，說(shuō)明小燈泡的實(shí)際功率大于額定功率；

（5）探究電流與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓表示數(shù)不變，即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變；
由圖丙知，電阻兩端的電壓為：U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V；

定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，根據(jù)分壓原理可知，電阻增大，其分得的電壓增大；要保持電阻兩端的電壓不變（即電阻兩端的電壓減小為原來(lái)的電壓值），根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向A端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2V，讀出電流表的示數(shù)；

電阻兩端的電壓始終保持2V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：U滑=6V-2V=4V，
變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的倍，根據(jù)分壓原理，當(dāng)接入20Ω的電阻時(shí)，變阻器連入電路中的電阻為：R滑=2×20Ω=40Ω，故為了完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值至少40Ω的滑動(dòng)變阻器，應(yīng)選用50Ω1.0A的變阻器，故選A。