Question

在測2.5V小燈泡（電阻大約為10Ω左右）額定功率的實驗時，小明連接了如圖甲所示的電路，其中電源電壓為6V．
（1）請用筆畫線將圖甲中的電路連接完整．
（2）在連接電路時，有甲“10Ω 1A”、乙“20Ω 0.2A”和丙“30Ω 0.5A”三個滑動變阻器可供選擇，則應該選擇變阻器______（填“甲”、“乙”或“丙”）連入電路，才能保證實驗順利進行．
（3）小明合理地連接好電路，閉合開關，無論怎樣調節滑動變阻器燈泡都不亮．小明分析了產生故障的原因（電流表、電壓表均無故障），請你依據表一中電流表、電壓表示數出現的幾種情況，幫小明判斷故障原因，并將其填寫在表一對應的空格里．
表一：

電流表	電壓表	故障原因
示數不為0	示數為0
示數為0	示數不為0

表二：

U/V	I/A	R/Ω	P/W	燈泡亮度
2	0.25	8	0.5	暗
2.5				亮
2.8	0.32	9	0.896	很亮

（4）排除故障后，小明調節變阻器滑片的位置，使小燈泡兩端電壓分別為2V、2.5V、2.8V，依次測出通過小燈泡的電流，并觀察發光情況，記錄在表二中．當小燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，此時小燈泡電阻是______Ω（計算結果保留兩位小數），小燈泡的額定功率是______W．
（5）分析表格中的數據可知燈泡的亮度由______決定．
（6）將圖甲中的小燈泡更換成定值電阻（有多種阻值電阻可選用）后，下列實驗還可以完成的是______
①探究電流的磁場強弱與電流大小的關系    ②探究電流與電壓的關系
③探究電流產生的熱量與電流的關系        ④探究電流與電阻的關系
A．①②．   B．②③④．    C．②④．     D．③④

Answer 1

【答案】分析：（1）根據小燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且與燈泡并聯；根據歐姆定律求出額定電流確定電流表的量程，且與燈泡串聯，注意電表的正負接線柱；滑動變阻器連接線柱要一上一下串聯入電路中．
（2）根據串聯電路的電壓特點求出小燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻值，即可選擇合適的滑動變阻器．
（3）燈泡不亮可能是電路斷路或燈泡短路：如果燈泡斷路，電流表無示數，電壓表串聯在電路中，測電源電壓；如果燈泡以外的電路斷路，電流表無示數，電壓表也無法測電壓，電壓表示數為0；如果燈泡短路，電路是通路，電流表有示數，電壓表測導線電壓，示數為0．
（4）根據電流表的量程和分度值讀出燈泡正常發光時的電流，根據歐姆定律求出此時小燈泡電阻，根據P=UI求出小燈泡的額定功率．
（5）分析表中數據找出決定燈泡亮度的因素．
（6）已知電阻值，電路可測電阻兩端的電壓，流過電阻的電流，據此判斷可完成哪個實驗．
解答：解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程選3V，且與燈泡并聯；燈泡的額定電流約為I==0.25A＜0.6A，故電流表選0.6A的量程，且與燈泡串聯，注意電表的正負接線柱；滑動變阻器連接線柱要一上一下串聯如電路中．電路圖如圖所示．

（2）當燈正常發光時，電路中的電流約為I=0.25A，
滑動變阻器兩端的電壓約為U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
變阻器連入的電阻為R===14Ω＞10Ω，
所以滑動變阻器選丙“30Ω 0.5A”．
（3）①燈泡燈絲斷了，電路斷路，電流表示數為0，電壓表串聯在電路中，測電源電壓，示數不為0，
②燈泡短路，電路是通路，電流表有示數，電壓表測導線電壓，示數為0，
③滑動變阻器開路，電路斷路，電流表示數為0，電壓表無法測電壓，示數為0．

電流表	電壓表	故障原因
示數不為0	示數為0	燈泡短路
示數為0	示數不為0	燈泡斷路

（4）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以燈泡正常工作時的電流為0.3A；
此時小燈泡電阻為R==≈8.33Ω；
小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）由表知，隨燈泡電壓U的增大，流過燈泡的電流I增大，燈泡逐漸變亮，燈泡的實際功率P=UI增大；
由此可見：小燈泡的亮暗由小燈泡的實際功率決定．
（6）把小燈泡換成定值電阻后，電阻阻值R，已知，由電壓表可測出電阻兩端的電壓U，電流表可測流過電阻的電流，因此利用該電路可完成“探究電流與電壓的關系”關系實驗，故選C．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）丙；（3）如上表所示；（4）8.33；0.75；（5）實際功率；（6）C．
點評：本實驗考查了電壓表與電流表的連接方法、求燈泡額定功率、決定燈泡亮度的因素、電路故障的分析等，考查內容較多；分析表中所給數據，由表中數據獲取所需信息是解題的關鍵；要加強對實驗數據分析能力的培養．