Question

8．在“測(cè)定小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表、一個(gè)開(kāi)關(guān)、電壓為恒為6V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和一個(gè)標(biāo)有“20Ω  1.5A”的滑動(dòng)變阻器，小燈泡的額定功率小于2W，設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示的電路．

（1）實(shí)驗(yàn)原理P=UI；連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)（閉合/斷開(kāi)）狀態(tài)．
（2）請(qǐng)用鉛筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，按照?qǐng)D甲所示的電路圖，將圖乙的實(shí)物電路連接完整（連線(xiàn)不得交叉）；
（3）電路接好后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大．電路連接無(wú)誤，接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行的操作是D，C （兩空按操作步驟先后順序填寫(xiě)字母代號(hào)）；
A．更換電池或小燈泡                     B．檢查電路是否短路
C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片至最大值位置       D．?dāng)嚅_(kāi)電路開(kāi)關(guān)
（4）在實(shí)驗(yàn)中，若電壓表示數(shù)為2V，為了使燈兩端電壓達(dá)到3.8V，必須將滑片向右（左/右）調(diào)節(jié)；當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖丙，則燈泡的額定功率為1.52 W；
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明把小燈泡更換成定值電阻（如圖丁），利用原電路繼續(xù)探究“電流與電阻”的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明先將5Ω電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為2V，記下對(duì)應(yīng)的電流；再將5Ω的電阻更換為10Ω電阻，將滑動(dòng)變阻器適當(dāng)向左（左/右）移動(dòng)，使電壓表示數(shù)仍為2V；當(dāng)小明再換接15Ω電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，都不能使電壓表示數(shù)為2V，分析其可能的原因滑動(dòng)變阻器最大阻值太�。ù鸪鲆环N情況即可）．請(qǐng)你在不增減器材的條件下幫小明解決這個(gè)問(wèn)題，完成實(shí)驗(yàn)，你的方法是：把R兩端電壓調(diào)到2.5V；
（6）測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，先拆除電源兩端的導(dǎo)線(xiàn)，再拆除其他導(dǎo)線(xiàn)．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)的原理是：P=UI；連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
（2）開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)．根據(jù)燈泡正常發(fā)光電流確定電流表的量程；
（3）小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大，說(shuō)明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動(dòng)變阻器沒(méi)移到阻值最大處，由此分析解答；
（4）為增大燈泡兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理分析解答；
讀出燈泡正常發(fā)光的電流表示數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的額定功率；
（5）在探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電壓的大小不變，所以當(dāng)換成較大電阻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整滑片，使電壓表示數(shù)仍為2V；
變阻器在電路中起分壓作用，當(dāng)定值電阻換成20Ω后，變阻器必須繼續(xù)調(diào)大，才能確保定值電阻兩端的電壓仍為2V，如果變阻器最大阻值太小，則無(wú)法達(dá)到調(diào)整的目的．
（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析答題．

解答 解：
（1）測(cè)定小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)的原理是：P=UI；為保護(hù)電路，在連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
（2）實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，根據(jù)P=UI，燈泡正常發(fā)光電流小于I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.53A＜0.6A，所以電流表使用0-0.6A量程，滑動(dòng)變阻器一上一下接入電路，如圖所示：
；
（3）小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大，說(shuō)明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動(dòng)變阻器沒(méi)移到阻值最大處，按要求應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)再移滑片．
（4）電壓表示數(shù)為2V，為了使燈兩端電壓達(dá)到3.8V，要減小滑動(dòng)變阻器分得電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，滑動(dòng)變阻器連入阻值應(yīng)減小，即向右移動(dòng)滑片；
電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，由圖丙，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)0.4A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（5）在探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電壓的大小不變，所以當(dāng)電阻從5Ω換成10Ω時(shí)，電阻變大，分壓變大，為減小電阻兩端電壓，需要增大變阻器兩端電壓，應(yīng)向左調(diào)整滑片，使電壓表示數(shù)仍為2V；
滑動(dòng)變阻器在電路中起分壓作用，當(dāng)定值電阻換成20Ω后，變阻器必須繼續(xù)調(diào)大，才能確保定值電阻兩端的電壓仍為2V，如果無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無(wú)法使電壓表示數(shù)調(diào)到控制值，說(shuō)明她選擇的滑動(dòng)變阻器最大阻值太小了；
在不增減器材的條件下要想完成實(shí)驗(yàn)，可以把R兩端電壓調(diào)到2.5V進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．（注意電壓不可高于3V，這樣當(dāng)使用5Ω電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)超過(guò)電流表量程）
（6）測(cè)量結(jié)束后，為了安全，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，先拆除電源兩端的導(dǎo)線(xiàn)，再拆除其他導(dǎo)線(xiàn)．
故答案為：（1）P=UI；斷開(kāi)；
（2）見(jiàn)上圖；
（3）D；C；
（4）右；1.52；
（5）左；滑動(dòng)變阻器最大阻值太小；把R兩端電壓調(diào)到2.5V；
（6）電源．

點(diǎn)評(píng) 本題即考查了測(cè)燈泡功率和探究通過(guò)導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，又考查了“測(cè)量小燈泡電功率”，要求我們對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、注意事項(xiàng)、歐姆定律及電功率的變形公式等有一個(gè)全面的了解和掌握，考查內(nèi)容多，有一定難度．