Question

【題目】在“測量小燈泡電功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時的電阻約為10Ω，實驗器材如下：電源（電壓恒為6V）、滑動變阻器、電流表、電壓表、開關、導線。

（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P向C端滑動時，燈泡變暗）；

（_______）

（2）同學們在進行試觸時，發現小燈泡不發光，電流表無示數，電壓表有示數，則電路中發生的故障可能是______ （選填“小燈泡斷路”，“小燈泡短路”或“滑動變阻器處斷路”）；

（3）某次實驗中，同學們看到電壓表示數為1.8V，要使燈泡L正常發光應向______ （選填“A”或“B”）端移動滑片，同時視線應注意觀察______ （選填“電流表”或“電壓表”）的示數；當燈正常發光時，電流表示數如圖乙所示，示數為______ A，則小燈泡的額定功率是______ W；

（4）繼續移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡發出耀眼的亮光，則此時小燈泡的功率______ 額定功率（選填“大于”、“等于”或“小于”）；

（5）完成上述實驗后，小強用定值電阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω分別更換電路中的燈泡，探究“電壓不變時，電流與電阻的關系”，得到如圖丙所示的電流隨電阻變化的圖像，則當小強用5Ω的電阻做完實驗后，保持滑動變阻器滑片的位置不變，接著把R換為10Ω的電阻接入電路，閉合開關，向______（選填“A”或“B”）端移動滑片，使電壓表示數為______V 時，讀出電流表的示數；為完成整個實驗，本實驗應該選取哪種規格的滑動變阻器______．

A.50Ω 1.0A B.30Ω 1.0A C.20Ω 1.0A．

Answer 1

【答案】 小燈泡斷路 B端 電壓表 0.24 0.6 大于 A端 2V A

【解析】

（1）根據歐姆定律求出燈正常工作時電流，確定電流表量程，滑動變阻器接線柱一上一下連接與電流表串聯接入電路；
（2）燈泡不亮說明某處斷路或燈短路，電壓表有示數，電壓表的正負接線柱與電源正負極之間連接是連通的，電流表無示數說明是某處斷路或電流表短路；
（3）比較電壓表示數與額定電壓的大小，由分壓原理確定滑片移動的方向，因燈在額定電壓下才能正常工作，所以眼睛應注視電壓表；由圖示電流表確定其量程與分度值，然后讀出其示數，再由P=UI求出燈泡額定功率；
（4）當小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時，實際功率大于額定功率，此時小燈泡發出耀眼的光；
（5）根據控制變量法，研究電流與電阻的關系時，需控制定值電阻的電壓相同，由圖丙知求出電阻兩端的電壓；
當換上大電阻時，根據分壓原理確定電壓表示數的變化，由串聯電路電壓的規律結合分壓原理確定滑片移動的方向；
探究電流與電阻的關系，應保持電阻兩端的電壓不變；根據串聯電路電壓的規律求出變阻器分得的電壓，根據分壓原理，求出當接入20Ω電阻時變阻器連入電路中的電阻，結合變阻器允許通過的最大電流確定選用的變阻器規格。

（1）燈正常工作時的電流約為，電流表選0～0.6A量程；滑動變阻器接線柱一上一下連接與電流表串聯接入電路，要求滑片P向C端滑動時，燈泡變暗，說明電流減小，變阻器接入電路的阻值增大，故滑片以右的電阻絲接入電路，實物圖如下圖所示：

（2）小燈泡不發光，電流表無示數，說明電路存在斷路；電壓表有示數，說明電壓表的正負接線柱與電源正負極之間連接是連通的，說明燈泡發生斷路；

（3）電壓表示數為1.8V，則電壓表示數小于燈的額定電壓，要使燈正常發光，應增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻，滑片應向B端移動；同時視線應注意觀察電壓表的示數直到電壓表示數為2.5V；由圖示電流表可知，電流表量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，電流表示數為0.24A，則燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；

（4）燈泡的亮暗由實際功率決定，移動滑片時，小燈泡發出耀眼的亮光，說明小燈泡的實際功率大于額定功率；

（5）探究電流與電阻的關系實驗中應控制電壓表示數不變，即應保持電阻兩端的電壓不變；
由圖丙知，電阻兩端的電壓為：U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V；

定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，根據分壓原理可知，電阻增大，其分得的電壓增大；要保持電阻兩端的電壓不變（即電阻兩端的電壓減小為原來的電壓值），根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向A端移動，使電壓表的示數為2V，讀出電流表的示數；

電阻兩端的電壓始終保持2V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：U滑=6V-2V=4V，
變阻器分得的電壓為電壓表示數的倍，根據分壓原理，當接入20Ω的電阻時，變阻器連入電路中的電阻為：R滑=2×20Ω=40Ω，故為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少40Ω的滑動變阻器，應選用50Ω1.0A的變阻器，故選A。