Question

13．為測(cè)量一只標(biāo)有“2.5V　0.3A”小燈泡的額定功率，可供選擇的器材有：電壓表（量程0～3V、0～15V）一個(gè)、電流表（量程0～0.6A、0～3A）一個(gè)、“10Ω　2A”和“20Ω　1A”的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)，電源（電壓為6V）一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．小組同學(xué)通過討論、交流，設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，在根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖選用實(shí)驗(yàn)器材連接實(shí)物電路時(shí)，同組的三位同學(xué)產(chǎn)生了分歧．

甲同學(xué)：電壓表選用大量程，電流表選用小量程，滑動(dòng)變阻器選用“10Ω　2A”．
乙同學(xué)：電壓表、電流表都選用小量程，滑動(dòng)變阻器選用“10Ω　2A”．
丙同學(xué)：電壓表、電流表都選用小量程，滑動(dòng)變阻器選用“20Ω　1A”．
（1）你認(rèn)為丙同學(xué)的觀點(diǎn)是合理的；請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖2中的實(shí)物圖連接完整．
（2）開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到A端（選填“A”或“B”）．
（3）某同學(xué)連好電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈不亮，電流表指針不動(dòng)，電壓表指針卻迅速偏轉(zhuǎn)，則電路故障可能是小燈泡斷路；故障排除后，再次閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，其原因是電流表的正負(fù)接線柱接反了．
（4）若將小燈泡換成待測(cè)定值電阻，小李同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)讀出了一組電流、電壓值后，計(jì)算得出定值電阻的阻值，小李同學(xué)為獲得測(cè)量結(jié)果而高興，準(zhǔn)備整理實(shí)驗(yàn)器材結(jié)束實(shí)驗(yàn)．你認(rèn)為他的實(shí)驗(yàn)真的結(jié)束了嗎？為得到更可靠的結(jié)果，接下去他應(yīng)該調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，多測(cè)幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其目的是減小誤差．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中，燈泡、滑動(dòng)變阻器、電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，根據(jù)燈泡規(guī)格確定電表選用量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器連入的阻值確定變阻器的規(guī)格；連接電路時(shí)注意變阻器一上一下接；
（2）開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到最大值處；
（3）用電壓表檢測(cè)電路故障時(shí)，當(dāng)電壓表的示數(shù)為零時(shí)，故障有：①被測(cè)部分電路短路；②其它部分電路斷路．當(dāng)電壓表有示數(shù)，且接近電源電壓時(shí)，故障是：①被測(cè)部分電路斷路；②其它部分電路短路；電表連入電路時(shí)，要讓電流從正接線柱流進(jìn)，負(fù)接線柱流出；
（4）為了減小誤差應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量求平均值．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)中電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，燈泡額定電壓2.5V，所以電壓表應(yīng)選用0-3V量程；
燈泡正常工作時(shí)電流為0.3A，所以電流表應(yīng)選用0-0.6A量程；
燈泡正常工作時(shí)變阻器連入的阻值：R_變=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.3A}$≈11.7Ω．所以應(yīng)選用“20Ω　1A”的變阻器．由以上分析可知，丙同學(xué)的觀點(diǎn)合理．
測(cè)小燈泡的額定功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下串聯(lián)接入電路，實(shí)物連接如圖所示：
；
（2）為了電路安全，開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到最大值A(chǔ)端；
（3）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，此時(shí)的故障有兩種可能：①被測(cè)部分電路斷路；②其它部分電路短路．如果是其它部分短路，小燈泡會(huì)亮、電流表指針會(huì)動(dòng)，故不符合要求．因此電路故障可能是：小燈泡斷路；
故障排除后，再次閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，其原因是電流表的正負(fù)接線柱接反了，所以指針左偏；
（4）只測(cè)一組數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，為了使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電路電流與電阻兩端電壓，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，然后求平均值，使測(cè)量值更接近于真實(shí)值，減小誤差．
故答案為：（1）丙；見上圖；（2）A；（3）小燈泡斷路；電流表的正負(fù)接線柱接反了；（4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，多測(cè)幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；減小誤差．

點(diǎn)評(píng) 本題包括了測(cè)功率和測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)，考查了器材選擇、電路連接、故障分析和實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)等問題，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意電表量程的選擇，電表量程過大，讀數(shù)、測(cè)量誤差較大，量程太小，容易損壞電表，因此電表量程的選擇要適當(dāng)．