Question

【題目】君君在探究“電流和電阻的關系”時，進行了下面的實驗：

(1)君君連接了如圖甲所示的電路并將滑動變阻器滑片移動到最大阻值處，閉合開關后發現_____（選填“電流表”或“電壓表”）無示數，請你在圖連接錯誤的一條導線上畫“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確；（________）

(2)滑動變阻器的最大阻值為30，君君想要控制定值電阻兩端電壓保持在2V不變，選取的定值電阻的阻值不能超過_____。如果選用的三個阻值分別為10、15、20的定值電阻，為了使三個電阻連入電路都能完成實驗，則定值電阻兩端控制的電壓最小為_____V；

(3)君君又想測小燈泡的額定功率，他將定值電阻取下后換上一個額定電壓為2. 5V的小燈泡，在實驗過程中，他調節滑動變阻器的滑片到某一位置時，電壓表的示數為2V，為使小燈泡正常發光，她應該向_____（選填“左”或“右”）調節滑動變器的滑片，小燈泡正常發光時電流表示數如圖乙，則小燈泡的額定功率為_____W；

(4)同桌說君君應該測量不同電壓下通過燈泡的電流，分別算出燈泡的功率后求平均值以減小誤差，請你替君君反駁她的說法_____；

(5)君君又找來一個滑動變阻器和已知阻值為R0的定值電阻，設計了如圖丙所示的電路測量一個額定電流為I額的小燈泡的額定功率（電源電壓未知）：

①_____（填開關斷開閉合情況）時讀出此時電壓表的示數為U；

②_____（填開關斷開閉合情況），調節滑動變阻器滑片，使燈泡正常發光，此時電壓表示數為_____；

③閉合開關S、S2、斷開S1、S3，保持滑動變阻器滑片位置不動，讀出此時電壓表示數為U1；

④小燈泡的額定功率為_____（用題中所給物理量表示）。

Answer 1

【答案】電壓表 15 2.4 左 0.5 在不同電壓下燈泡的功率是不同 閉合開關S、S1、S2、S3 閉合開關S、S1、斷開S2、S3（或閉合開關S、S1） U－I額R0 （U－I額R0－U1）I額

【解析】

(1)[1]由電路圖可知，定值電阻被短路，電壓表測定值電阻兩端的電壓，所以電壓表無示數。

[2]將電阻串聯在電路中，電壓表并聯在電阻的兩端，如圖所示：

(2)[3]電源為4節電池，一節電池電壓1.5V，電源電壓

=1.5V4=6V

定值電阻兩端電壓保持在2V不變，滑動變阻器兩端電壓為

6V2V=4V

滑動變阻器的最大阻值為30，根據串聯電路中電壓之比等于電阻之比，可知選取的定值電阻的阻值不能超過

30=15

[4]變阻器與定值電阻串聯，設電壓表示數為UV，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理有

=

左邊為一定值，故右邊也為一定值，當定值電阻取最大時，變阻器連入電路中的電阻最大，即

=

解之

UV=2.4V

(3)[5]電壓表的示數為2V，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈兩端的電壓，根據串聯電路電壓的規律，應減小變阻器兩端的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向左移動，直到電壓表示數為額定電壓。

[6]由圖乙可知，電流表的量程為0，分度值為0.02A，故可知小燈泡正常發光時，電流為0.2A，則小燈泡的額定功率為

PL額=UL額IL額=2.5V×0.2A=0.5W

(4)[7]燈泡電壓增大，通過燈泡的電流增大，燈泡的實際功率增大，即在不同電壓下燈泡的功率是不同的，所以不能用求平均值來減小誤差。

(5)①[8]閉合開關S、S1、S2、S3，此時燈與定值電阻被短路，電路為滑動變阻器的簡單電路，電壓表示數U即電源電壓。

②[9][10]閉合開關S、S1、斷開S2、S3，燈、滑動變阻器、定值電阻串聯，電壓表測燈和滑動變阻器兩端電壓，調節滑動變阻器滑片，使燈泡正常發光，此時電壓表示數為U。

③閉合開關S、S2、斷開S1、S3，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，為使小燈泡正常發光，保持滑動變阻器滑片位置不動，讀出此時電壓表示數為U1，即滑動變阻器兩端的電壓。

④[11]小燈泡的額定功率為

=(U－I額R0－U1)I額