Question

【題目】“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源為兩節新干電池，電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時燈絲電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的最大阻值20Ω.

(1)請用筆畫線代替導線在圖甲中完成實物電路的連接(要求滑片向B滑動時，接入電路阻值減小，且導線不能交叉) ________.

(2)實驗時，某個小組同學剛閉合開關就發現小燈泡亮度很亮然后馬上熄滅了，老師指出了同學們操作時的錯誤是__，同時提醒同學們注意觀察此時電表的示數，發現電流表無示數，電壓表__________(選填“有示數”， “ 無示數”).

(3)斷開開關，更換了相同規格的小燈泡后重新按照正確的操作進行實驗.移動滑片，當燈正常發光時，電流表示數如圖乙所示，小燈泡的額定電流為___A,小燈泡的額定功率是___W, 小燈泡正常發光的電阻是__Ω.

(4)小華打算增加一個阻值為10Ω的定值電阻R0，只利用一只電壓表，通過圖中操作(開關S接“a”“b”各一次)來測量小燈泡的額定功率．圖丙、丁是她設計的兩種不同方案的電路圖，則以下判斷正確的是____．

A．兩種方案都能
B．兩種方案都不能

C．丙方案能，丁方案不能
D．丙方案不能，丁方案能

(5)小華還想探究“在電壓一定的情況下，電流與電阻的關系”，于是將甲圖中的小燈泡換成四個阻值分別為10Ω, 8Ω, 6Ω和4Ω的定值電阻，其余連接均不改變.在實驗過程中，將4個定值電阻依次接入電路，調節滑動變阻器使定值電阻兩端的電壓保持某個值U0不變，為了能夠順利得到4組I 、R數據，完成實驗，該電壓U0的取位大小應滿足:___________ ；完成實驗后，小華分析數據得到：在電壓一定的情況下，___________的結論．

(6)完成實驗后，小華想用原電路測某一定值電阻Rx的阻值，他用該電阻替換燈泡后，發現電壓表損壞了，便將其拆除．若滑動變阻器的最大阻值用R0表示，你在不改變其他元件連接的方式下，幫他完成實驗：(幾次實驗后，電池電壓稍有下降)

實驗步驟：A．_______________________________________；

B．_______________________________________；表達式：_______________(用所測物理量符號表示)．

Answer 1

【答案】 閉合開關前，未將滑片P移至最大阻值處 有示數 0.2 0.5 12.5 D 1V≤U0≤2.4V 電流與電阻成反比 滑片移至阻值最大處，記下電流表的示數Ib 將滑片移至阻值最小處 記下電流表的示數Ia Rx=

【解析】（1）在“測量小燈泡電功率”的實驗中，小燈泡與滑動變阻器串聯，要求滑片向B滑動時，接入電路阻值減小，即PB段電阻絲接入電路，接線柱B連入電路；電壓表并聯在小燈泡兩端，選用量程0~3V。連線如下：

（2）實驗時，某個小組同學剛閉合開關就發現小燈泡亮度很亮然后馬上熄滅了，同學們操作時的錯誤是閉合開關前，未將滑片P移至最大阻值處。注意觀察此時電表的示數，發現電流表無示數，電壓表有示數。

（3）當燈正常發光時，電流表示數如圖乙所示，小燈泡的額定電流為I額=0.2A，小燈泡的額定功率是P額=U額I額=2.5V×0.2A=0.5W；

小燈泡正常發光時的電阻

（4）在丁圖中，S撥到b，電壓表測燈的電壓，移動滑片使燈的電壓為UL=2.5V，燈正常發光，保持滑片的位置不動，將S撥到a，電壓表測燈與定值電阻的總電壓ULR0，因電路的連接沒有改變，各電阻大小和電壓不變，根據串聯電路電壓的規律，定值電阻的電壓UR0=ULR0-2.5V，根據歐姆定律可求通過定值電阻的電流，根據串聯電路電流的特點即燈正常發光的電路，根據PL=ULIL可求燈的額定功率；

圖丙中，S撥到b，電壓表定值電阻的電壓，S撥到a，電壓表測燈與定值電阻的電壓，無法確定燈泡是否正常發光，故丙方案不能，丁方案能。答案為D。

（5）把四個電阻分別串聯接入電路中，為了保護電流表，電路中的電流不能超過0.6A，故電路的最小電阻，

電路中接入4Ω的電阻時，滑動變阻器接入電路的最小電阻為：R滑小=R小-4Ω=1Ω；根據串聯電路電壓的規律，當電壓表示數為U0時，變阻器分得的電壓U滑=U-U0=3V-U0，

根據分壓原理： ，即，因為探究電流與電阻關系時，應保持定值電阻兩端的電壓U0為定值，所以等式左邊為定值，右邊也為定值，當R滑最小為1Ω時，對應的定值電阻為4Ω，代入上式得：U0=2.4V，即定值電阻兩端的最大電壓為2.4V。

當定值電阻為最大10Ω時，同理，對應的變阻器有最大值R滑大=20Ω，代入上式得：U0=1V，即1V≤U0≤2.4V

分析數據得到：在電壓一定的情況下，電流與電阻成反比的結論。

（6）實驗步驟：

A．滑片移至阻值最大處，記下電流表的示數Ib ，

B．將滑片移至阻值最小處 ，記下電流表的示數Ia ，

因電源的電壓不變，所以，U=IaRx=Ib（Rx+R0）

解得： .