Question

14．在“測量小燈泡電功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為 2.5V，電阻大約為 10Ω，有兩個規格分別為
“10Ω 1A”、“50Ω 2A”的滑動變阻器，電源電壓為6V．

（1）本實驗中應選擇規格為“50Ω2A”的滑動變阻器；圖甲中已有部分電路連好，請用筆畫線代替導線將電路連 接完整，使變阻器滑片右移時燈泡變暗；
（2）小明同學閉合開關后，無論如何移動滑動變阻器的滑片，發現燈泡的亮度很暗且不變，可能的原因是
）把滑動變阻器的下面兩接線柱接入電路（寫出一種）．
（3）小紅同學閉合開關，移動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，電壓表有明顯偏轉、電流表無偏轉，原因可 能是燈泡斷路（寫出一種）．
（4）小紅同學排除各種故障后，移動滑動變阻器的滑片，進行了多次測量，其中小燈泡正常發光時電流表示數 如圖乙所示為0.24A，小燈泡的額定功率為0.6W；
（5）完成實驗后，小紅還想探究“導體中的電流與導體電阻”的關系，她選用兩個電阻 R₁、R₂ （R₁≠R₂ ），設計的電路圖如圖丙所示：小紅分別用電壓表測出了 R₁、R₂ 兩端的電壓．請你判斷：通過以上操作，她能探究出“導體中的電流與導體電阻”的關系嗎？
不能（ 選填“能”或“不能”），判斷的依據是：無法控制R₁、R₂兩端的電壓相同．．

Answer 1

分析 （1）根據小燈泡的額定電壓及電源電壓計算所串聯電阻的最小阻值．根據串聯電路的知識進行分析．
在連接電路時，注意電壓表的連接方法，電壓表與燈泡并聯，并注意其量程和正負接線柱的接法，滑動變阻器按一上一下的接法，且使變阻器滑片右移時燈泡變暗；
（2）要正確連接滑動變阻器，若滑動變阻器連接上面兩個接線柱，則滑動變阻器的阻值為0，若滑動變阻器連接下面兩個接線柱，則相當于接入一個定值電阻，其阻值等于滑動變阻器的最大阻值．
（3）小燈泡不亮，電流表無示數說明電路中有斷路的部分，電壓表有示數說明與電壓表并聯的其他部分是通路．
（4）在進行電流表的讀數時，注意其量程和分度值．將小燈泡的額定電壓和額定電流代入公式P=UI便可計算出額定電功率．
（5）導體中的電流與導體兩端的電壓和導體的電阻有關，在探究電流跟一者之間的關系時，需用控制變量法．

解答 解：（1）根據串分壓的知識，若滑動變阻器的電阻最大為10Ω，與燈泡的電阻相等，則小燈泡兩端的電壓最小為$\frac{1}{2}$×6V=3V，而其額定電壓為2.5V，所以不能選擇“10Ω 1A”的滑動變阻器，應選擇“50Ω  2A”的滑動變阻器．
將電壓表應與燈泡并聯，根據額定電壓為2.5V，應選擇0～3V的量程；滑動變阻器滑片右移燈泡變暗，故接左下接線柱，連接如圖所示：

（2）移動滑動變阻器的滑片，發現燈泡的亮度很暗且不變，說明滑動變阻器的阻值為定值且很大，所以可能連接下面兩個接線柱了．
（3）閉合開關后，小燈泡不亮，且電流表無示數，說明電路中有斷路部分；電壓表有示數，說明電壓表的兩個接線柱和電源兩極連接的電路中沒有斷路，可能是小燈泡發生了斷路．
（4）由圖乙知，電流表的量程應為0～0.6A，分度值為0.02A，所以其示數為0.24A．
根據公式P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（5）要探究電流與電阻的關系，需使電阻兩端的電壓相同．小紅設計的電路是串聯，通過兩電阻的電流相等，所以不能得出電流與電阻的關系．
故答案為：（1）“50Ω  2A”見上圖；（2）把滑動變阻器的下面兩接線柱接入電路；（3）燈泡斷路；（4）0.24；0.6；（5）不能；無法控制R₁、R₂兩端的電壓相同．

點評 此題是測量小燈泡的電功率，考查了學生對電路的連接及電功率的計算．同時考查了學生對實際問題的分析．此實驗主要測量不同電壓下的電功率，并注意觀察小燈泡的亮度與實際電壓、實際電功率的關系，所以要多次測量，但不能求平均值．