Question

【題目】小南同學(xué)做“測量小燈泡電功率”實驗中，所用電源電壓恒為4V，小燈泡的螺旋套上標有“2.5V”字樣，其額定功率小于1W，滑動變阻器的規(guī)格是“10Ω 1A”．

（1）在實驗前檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針如圖1所示，則他接下來的操作是 ；

請你根據(jù)圖2電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖3中未完成的電路連接好．要求：滑動變阻器的滑片向右移動時，連入電路的阻值變大，導(dǎo)線不能交叉；

（2）連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均無示數(shù)，燈泡不亮，移動滑片時電壓表和電流表仍然沒有示數(shù)，燈泡不亮．電路的故障可能是 ；

A．燈泡短路 B．滑動變阻器短路

C．燈泡斷路 D．滑動變阻器斷路

（3）電路故障排除后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到某一位置時，電壓表示數(shù)如圖4所示，現(xiàn)要測定小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片適當?shù)叵?/span> （選填“左”或“右”）移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流示數(shù)如圖5所示，那么燈泡的額定功率是 W；

（4）小南能用小燈泡來研究電流與電壓的關(guān)系嗎？ ；理由是 ．

（5）為了研究電流和電阻的關(guān)系，小南找到幾個定值電阻，阻值分別是5Ω、10Ω、15ΩQ、20Ω、30Ω，他用5Ω的電阻替換電路中的小燈泡，移動滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，記錄電流表示數(shù)，又換上10Ω的電阻，移動滑片，最終電流表的示數(shù)為 A；

（6）當小南用20Ω的電阻進行實驗時，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)始終不能調(diào)到2.5V，聰明的小南想到了解決辦法，他將其中一個定值電阻串聯(lián)接入電路后，既可以用20Ω的電阻完成實驗，又可以用30Ω的電阻完成實驗，他選擇的定值電阻是 Ω．

Answer 1

【答案】（1）對電流表進行調(diào)零，使指針指在零刻度線上．見上圖；

（2）A；（3）右；0.75；（4）不能；因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，而電流與電壓關(guān)系的實驗中，要控制電阻值大小不變；（5）0.25；（6）10Ω

【解析】

試題分析：（1）由圖1可知，電流表指針沒有指在零刻度線上，應(yīng)對電流表進行機械調(diào)零，使電流表指針指在零刻度線上；

滑動變阻器的滑片向右移動時，連入電路的阻值變大，滑動變阻器應(yīng)接左下接線柱，根據(jù)電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：

（2）若小燈泡兩端短路，則移動滑片時燈泡不亮，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；則電壓表示數(shù)為零，

若滑動變阻器短路，燈泡斷路、滑動變阻器斷路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；則電壓表示數(shù)不為零，故A符合題意；

（3）由圖可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，由圖4可知，燈泡兩端的電壓為2.8V，

為測額定功率，燈兩端電壓應(yīng)為2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點可知滑動變阻器分得的電壓較小，應(yīng)增大滑動變阻器兩端電壓，所以應(yīng)向右移動滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V為止．

當燈泡兩端的電壓為2.5V時，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，由圖5可知，通過燈泡的電流為0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．

（4）這個實驗不能用來研究電流與電壓的關(guān)系，因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，而電流與電壓關(guān)系的實驗中，要控制電阻值大小不變．

（5）探究電流與電阻的關(guān)系，需保證電壓一定，當電壓U=2.5V，R=10Ω時，根據(jù)I===0.25A；

（6）當換上20Ω的電阻后由I===A，UR=IR=A×20Ω=2.6V，所以無論怎樣調(diào)節(jié)都不能到2.5V，所以應(yīng)該跟電路串聯(lián)一個電阻R2，串聯(lián)上電阻后即可以完成20Ω的電阻，也可以完成30Ω的電阻，此電阻的大小為：I===A，R滑+R串===18Ω，所以R串=30Ω﹣R滑=18Ω﹣10Ω=8Ω.