Question

【題目】小明在拆手電筒時，發現手電筒的小燈泡上標有“2. 5V”的字樣，但上面的電流值已經模糊不清，他想通過實驗測量燈泡正常發光時的電功率，圖甲為他所連的實驗電路.

(1)請你用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整__________。

(2)開關閉合前，小明必須將滑動變阻器的滑片移至_________（A/B）端。閉合開關后，發現小燈泡不亮，電流表有示數，電壓表的示數接近0伏，發生這種現象的原因可能是__________ 。

(3)排除故障后，再閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數為2V時，電流表的示數如圖乙所示，此時小燈泡的實際功率為____ W;為了測定小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片P向____ (A/B)端移動。

(4)在此實驗的基礎上，老師又出示一個數百歐的電阻Rx，提問能否用上述方法和器材測量其阻值，同學們分析得出上述方案不行，原因是：____________。

(5)接著，小明與其他同學經過討論，通過增加一電阻箱R0(0～9999Ω 5A )、甲、乙兩個規格不同的定值電阻R，（甲標有“200Ω 1A”乙標有“20Ω 2A”）、單刀雙擲開關等器材，設計出了A、B兩種不同方案，其電路圖如下:

①為了才能順利完成實驗，A方案中的定值電阻R選用_________（甲/乙）更適宜一些。

②在A、B兩種不同的方案中，你認為方案____（A/B） 的設計可以讓測量結果更準確，理由是：_____。

Answer 1

【答案】見解析所示 A 燈短路 0.6 B 在電源電壓只有4.5伏的電路中，電阻太大，電流會很小，不能準確讀出來 甲 B 可以多次測量取平均值減小誤差

【解析】

（1）伏安法測電阻的電路圖，電流表應跟燈泡串聯，電壓表跟燈泡并聯，電壓表測的是燈兩端的電壓，電流表測的是燈中的電流；

（2）閉合開關時，滑動變阻器的滑片應滑到阻值最大端；閉合開關后，發現小燈泡不亮，電流表有示數，電壓表的示數為0V，說明燈泡短路；

（3）①根據電流表的讀數方法（電流表讀數：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數），讀出電流表示數，利用P=UI計算實際功率；

②燈泡兩端電壓由2V增大到2.5V，燈泡電流要增大，需要減小電路電阻，減小滑動變阻器的電阻；

（4）在電源電壓一定時，通過導體的電流隨導體電阻的增大而減小，電流太小，不能準確讀數；

（5）①阻值較大的電阻Rx與滑動變阻器串聯，由于電壓與電阻成正比，若定值電阻太小，電源電壓基本都加在了電阻Rx兩端，所以用阻值較大的定值電阻串聯，可以使電壓分配更合理，更便于測量；

②比較不同實驗方案的合理性，應該看能否達到實驗目的，能否盡可能減小誤差。

（1）手電筒的小燈泡電流般不會超出0.6A，或根據乙圖大致判斷可確定電流表選擇小量程，連接燈泡的左端到電流表的““0.6A”接線柱，如圖：

（2）為了保護電路，閉合開關時，滑動變阻器的滑片應滑到阻值最大端，由圖知，滑片應位于A端；

閉合開關后，發現小燈泡不亮，電流表有示數，電壓表的示數為0V，說明燈泡短路；

（3）①電流表選用0～0.6A量程，分度值是0.02A，故I=0.3A，此時實際功率P=UI=2V×0.3A=0.6W；

②電壓表測燈泡電壓，要測燈泡的額定功率，必須使燈泡兩端電壓為2.5V，

要使電壓表的示數由2V增大到2.5V，即燈泡兩端電壓增大，需要電流增大，總電阻減小，滑動變阻器電阻減小，滑片向B端移動；

（4）電流與電阻成反比，電阻越大，電流越小；電源為4.5V，電阻有幾百歐，根據知，電流約為0.01A左右，小于電流表的分度值，即阻值太大，電流太小，難以準確讀數，方案不可行；

（5）①A方案利用電阻箱與未知電阻等效的原理測電阻，是探究實驗的基本方法之一；即方案A通過改變開關S連接a或b的位置，改變待測電阻Rx和電阻箱R與定值電阻R0的串聯關系，為了能使電壓分配合理，應使用較大電阻值的甲電阻；

②A方案雖能得出待測電阻的阻值，但只能得到一組數據，測量次數太少，誤差較大；

方案B可以根據需要改變電阻箱的阻值，從而得到多組實驗數據，然后取平均值，誤差更小。所以采用B方案更好。