Question

17．小明做“測(cè)小燈泡功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線．

（1）如圖甲所示的是小明沒(méi)有連接完整的實(shí)物電路．請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，幫小明將實(shí)物電路連接完整．
（2）小明連好電路閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，則原因是滑動(dòng)變阻器同時(shí)將下面的兩個(gè)接線柱接入電路．
（3）小明調(diào)整電路后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右（填“左”或“右”）端滑動(dòng)．
（4）小明通過(guò)移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U-I圖象，根據(jù)圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明僅將小燈泡換成定值電阻，來(lái)探究電流與電阻的關(guān)系．小明想要完成四組實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備好的定值電阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
①將電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，則定值電阻的阻值為5Ω．
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表示數(shù)將變大（填“變大”或“變小”）；為控制定值電阻兩端的電壓不變，應(yīng)將滑片P向左（填“左”或“右”）端滑動(dòng)．為完成此四組實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的最大電阻應(yīng)不小于40Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表并聯(lián)在燈的兩端；電流表選用小量程，串聯(lián)在電路中；
（2）閉合開(kāi)關(guān)，小燈泡亮度較暗，說(shuō)明電路是通路，但電流較小，原因是電路電阻太大；同時(shí)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片子，燈亮度不變，說(shuō)明變阻器沒(méi)有變阻作用，變阻器接電路方法錯(cuò)誤；
（3）根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）根據(jù)圖丙，找出額定電壓下對(duì)應(yīng)的電流，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（5）①根據(jù)電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求定值電阻的大小；
②根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化；研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電壓不變，根據(jù)分壓原理，求出變阻器連入電路中的最小阻值．

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程，并聯(lián)在燈的兩端：電流表選用小量程，串聯(lián)在電路中，如圖所示；

（2）滑動(dòng)變阻器同時(shí)將下面的兩個(gè)接線柱接入電路；
（3）電壓表的示數(shù)為2.2V，小于燈的額定電壓，要測(cè)得小燈泡的額定功率，要增大燈的電壓，減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，就要減小變阻器連入電路中的電阻大小，應(yīng)將滑片P向右端移動(dòng)；
（4）由圖乙知，燈在2.5V額定電壓下對(duì)應(yīng)的電流為0.2A，燈的額定功率P=U′I′=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）①電流表小量程的分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，定值電阻的大小R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)將變大；為了控制電壓不變，應(yīng)減小電壓表示數(shù)，即增大滑動(dòng)變阻器兩端電壓，增大變阻器電阻，故滑片應(yīng)向左移動(dòng)；
當(dāng)接入20Ω的電阻時(shí)，要保持電壓為2V不變，變阻器要分去6V-2V=4V的電壓，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的阻值至少為$\frac{4V}{2V}$×20Ω=40Ω，即為完成此四組實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的最大電阻應(yīng)不小于40Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）滑動(dòng)變阻器同時(shí)將下面的兩個(gè)接線柱接入電路；（3）右；（4）0.5；（5）①5；②變大；左；40．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及測(cè)量燈的功率和探究電流與電阻的關(guān)系兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，考查電路的連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、功率的計(jì)算、電功率的計(jì)算、器材的選擇、控制變量法的運(yùn)用等，知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)．