Question

小明所在的學(xué)習(xí)小組運(yùn)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)器材做測(cè)小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，其中小燈泡標(biāo)有“3.8V”的字樣、燈絲電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω，1A”，電源電壓恒為為6V．
（1）補(bǔ)畫(huà)導(dǎo)線，把圖1中的器材連接成實(shí)驗(yàn)電路，要求導(dǎo)線不交叉，且滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)燈泡變亮；
（2）電路連好后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端電壓為2.5V，這時(shí)小燈泡的亮度______（較亮、較暗），為使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片P應(yīng)向______（A或B）端移動(dòng)；
（3）利用上述實(shí)驗(yàn)器材，不能完成下述實(shí)驗(yàn)中的______（選填序號(hào)）
A．測(cè)量小燈泡的電阻                        B．探究電流與電壓的關(guān)系
C．探究小燈泡的亮度與消耗功率的關(guān)系        D．探究串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)
（4）若實(shí)驗(yàn)中電壓表0～15V的量程壞了，而0～3V的量程正常，能否利用原有的器材測(cè)出小燈泡的額定功率？小明他們經(jīng)過(guò)討論后認(rèn)為只要將電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)就能測(cè)出小燈泡的額定功率．
①重新連接電路后，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為_(kāi)_____V，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖2所示，則通過(guò)燈泡的電流______A，燈泡的額定功率為_(kāi)_____W．
②請(qǐng)你思考：此方案中開(kāi)關(guān)閉合前滑片______（選填“必須”、“不必”或“不能”）置于阻值最大端．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表量程，燈泡、滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，連接電路時(shí)，注意電壓表正負(fù)接線柱不要接反，注意滑動(dòng)變阻器的接法；
（2）燈泡實(shí)際功率越小，燈泡亮度越暗，燈泡電壓小于燈泡額定電壓，燈泡實(shí)際功率小于額定功率，燈泡發(fā)光較暗；為使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，滑動(dòng)變阻器分壓變小，使燈泡電壓增大，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的接法判斷滑片的移動(dòng)方向；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路及各實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理逐一分析各實(shí)驗(yàn)，然后判斷正誤；
（4）①由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓；由圖2確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數(shù)；由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率；②電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值越大，滑動(dòng)變阻器電壓越大，為保護(hù)電壓表安全，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不能太大．
解答：解：（1）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表應(yīng)選擇0～15V量程，燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流約為I===0.38A，電流表選0～0.6A量程，燈泡、滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示；
故答案為：電路圖如右圖所示．
（2）燈泡兩端電壓2.5V小于燈泡額定電壓，燈泡實(shí)際功率小于額定功率，燈泡亮度較暗；為使燈泡發(fā)光，由電路圖可知，滑片P應(yīng)向A端移動(dòng)，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，滑動(dòng)變阻器分壓減小，燈泡兩端電壓變大；
故答案為：較暗；A．
（3）A、電壓表測(cè)燈泡電壓，電流表測(cè)燈泡電流，由歐姆定律可以求出燈泡電阻，利用上述實(shí)驗(yàn)器材可以測(cè)量小燈泡的電阻，不符合題意；
B、探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)保持電阻不變，而燈泡電阻阻值隨溫度變化而變化，不是一個(gè)定值，利用上述實(shí)驗(yàn)器材不能探究電流與電壓的關(guān)系，不符合題意；
C、移動(dòng)滑片可以改變電路電流及燈泡電阻，改變燈泡的實(shí)際功率，燈泡亮度發(fā)生變化，利用上述實(shí)驗(yàn)器材可以探究小燈泡的亮度與消耗功率的關(guān)系，不符合題意；
D、改變滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變化，燈泡電壓發(fā)生變化，利用上述實(shí)驗(yàn)器材可以探究串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，不符合題意；
故選B．
（4）①燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V；由電路圖知，電流表量程是0～0.6A，
分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.32A；燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
②電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，如果滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大阻值，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓約為U_滑′=IR_滑=R_滑=×20Ω=4V＞3V，所以閉合開(kāi)關(guān)前，滑片不能置于阻值最大端；
故答案為：①2.2；0.32；1.216；②不能．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了連接電路圖、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、電流表讀出、求燈泡電阻、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，是實(shí)驗(yàn)的常考問(wèn)題；連接電路時(shí)，注意電表量程的選擇，注意電表正負(fù)接線柱不要接反；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)，應(yīng)先確定電表的量程與分度值，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直．