Question

【題目】在測量小燈泡的電功率的實驗中，所用小燈泡的額定電流為0.3A，正常工作時燈絲的阻值在10Ω﹣15Ω之間，所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為6V），開關(guān)各一個，滑動變阻器（50Ω 1A）一個，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲所示是小明沒有連接完的實物電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖補充完整．

（2）閉合開關(guān)前，甲圖中的滑片P應(yīng)位于最 （選填“左”或“右”）端，閉合開關(guān)無論怎樣移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，原因可能是 （寫出一種即可）．

（3）排除故障，閉合開關(guān)，移動滑片，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為 V，小燈泡的額定功率為 W．

（4）小華沒用電壓表，但多用了一個開關(guān)，其它器材與小明的相同，她也測出了小燈泡的額定功率．她設(shè)計了如圖丙所示電路圖，請你幫她完成實驗步驟并寫出測定額定功率的表達式．

實驗步驟：

①按圖連接電路．然后閉合開關(guān)S1，移動滑片P，使電流表的示數(shù)為 A；

②再閉合開關(guān)S2滑片P位置 （填“動”或“不動”），記下電流表示數(shù)為I（A）；

③她根據(jù)實驗數(shù)據(jù)正確求出小燈泡的額定功率的表達式為 W（表達式中的未知量只可含有小華實驗步驟②測出的電流表示數(shù)“I”），小華在實驗步驟②記下的電流表示數(shù)I具體數(shù)值應(yīng)該為 A．

（5）小明同學(xué)又利用該電路來做探究電流跟電阻的關(guān)系，他將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表示數(shù)始終為2V，多次更換組織不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于 Ω．

Answer 1

【答案】（1）；

（2）右；小燈泡斷路；

（3）4；1.2；

（4）①0.3；②不動；③（1.8﹣）；

（5）25

【解析】

試題分析：（1）由電路圖可知，電壓表連線不完整，根據(jù)題意確定電壓表量程，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)；

（2）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)滑到阻值最大值處；電流表無示數(shù)，說明電路可能斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通了，由此判斷電路故障；

（3）由圖乙確定電壓表量程與分度值，讀出電壓表示數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的功率；

（4）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，用電流表測流過電路的電流，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出流過燈泡電流為燈泡額定電流時，燈泡兩端電壓，

然后由P=UI求出燈泡額定功率的表達式；又知道小燈泡的額定功率，進而求出小華在實驗步驟②記下的電流表示數(shù)I具體數(shù)值；

（5）在探究電流跟電阻的關(guān)系的實驗中，因為保持電阻兩端的電壓為2V不變，再根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關(guān)系，即可結(jié)合滑動變阻器的最大阻值解答．

解：（1）燈泡額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，

則根據(jù)U=IR可知，燈泡額定電壓在3V～4.5V間，

故電壓表應(yīng)選0～15V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：

（2）為了電路安全，開關(guān)閉合前滑片應(yīng)滑到阻值最大值處，因此甲圖中的滑片P應(yīng)位于最右端．

閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，說明電路是斷路，小燈泡不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的這部分電路斷路了，即小燈泡斷路．

（3）電壓表量程是0～15V，由圖乙可知，電壓表分度值是0.5V，電壓表示數(shù)是4V；

燈泡額定功率：P額=U額I額=4V×0.3A=1.2W；

（4）①按圖連接電路．然后只閉合開關(guān)S1，移動滑片P，使燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)為0.3A；

②再閉合開關(guān)S2滑片P位置不動，記下電流表示數(shù)為I（A）；此時燈泡短路，所以變阻器電壓等于電源電壓6V，

根據(jù)歐姆定律I=得，滑動變阻器接入電路的阻值：

R滑==，

由此可知當(dāng)只閉合開關(guān)S1時，滑動變阻器兩端的電壓：

U滑=0.3A×R滑=0.3A×=V，

燈泡兩端電壓：

U燈=U﹣U滑=6V﹣V；

③小燈泡的額定功率的表達式：

P額=U燈I燈=（6﹣）V×0.3A=（1.8﹣）W．

由（3）可知，小燈泡的額定功率為1.2W，

即：P額=（1.8﹣）W=1.2W；

解得：I=0.9A．

（5）電源電壓U=6V，電阻兩端電壓U定=2V，

滑動變阻器分壓U滑=U﹣U定=6V﹣2V=4V，

則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點得：I定=I滑，即：=，

代入數(shù)據(jù)得：=，解得R定=R滑；

因為滑動變阻器接入電路的阻值R滑≤50Ω，

所以更換的電阻阻值：

R定=R滑動≤×50Ω=25Ω．

故答案為：（1）；

（2）右；小燈泡斷路；

（3）4；1.2；

（4）①0.3；②不動；③（1.8﹣）；

（5）25．