Question

20．在測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，提供的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈正常發(fā)光時(shí)電阻為12Ω左右），圖甲是設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖乙是實(shí)物圖．
（1）張欣同學(xué)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮．他將滑片由B端向A端移動(dòng)過(guò)程中，開(kāi)始一段時(shí)間燈泡仍然不亮，兩表均無(wú)示數(shù)，但當(dāng)滑片移動(dòng)到線圈某點(diǎn)M時(shí)，燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，他立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，查找原因，你認(rèn)為出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因是C
A．滑動(dòng)變阻器被短路
B．滑動(dòng)變阻器最大阻值太大
C．滑動(dòng)變阻器線圈在B、M間有斷路
D．滑動(dòng)變阻器線圈在A、M間有斷路
（2）更換了一個(gè)“8Ω，0.5A”的滑動(dòng)變阻器后，重新連接電路繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，但閉合開(kāi)關(guān)后，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，電壓表的示數(shù)都不能達(dá)到2.5V，原因可能是滑動(dòng)變阻器的阻值太�。�若手邊只有標(biāo)有“4Ω，0.5A”的滑動(dòng)變阻器A和一個(gè)20Ω的定值電阻B可選用，為完成實(shí)驗(yàn)，應(yīng)采取的措施是：斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將A（選填“A”或“B”）串聯(lián)接入電路，進(jìn)一步完成實(shí)驗(yàn)．
（3）解決以上問(wèn)題后，閉合開(kāi)關(guān)，緩慢移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示，則燈泡的額定電流為0.2A，燈泡的額定功率為0.5W．
（4）測(cè)出小燈泡額定功率后，劉浩同學(xué)提出，只測(cè)一次可能會(huì)出現(xiàn)較大誤差，如果要減小誤差，應(yīng)重新緩慢移動(dòng)滑片并使電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電流表示數(shù)，計(jì)算小燈泡的額定功率，并多次重復(fù)以上步驟，將各次測(cè)得的額定功率求平均值以減小誤差，你認(rèn)為劉浩的提議可行．（選填“可行”或“不可行”）
（5）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)除了測(cè)燈泡額定功率外，還記錄了燈泡在不同電壓下電流表的示數(shù)，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)正確繪制了燈泡的I-U圖象，他們繪制的圖象與圖中的C圖一致．

Answer 1

分析 （1）燈泡不亮，兩表均無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路有斷路；燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值太小；
（2）影響電壓表的示數(shù)的原因，一是電源電壓的大小，二是變阻器的最大阻值太小，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的規(guī)律求出達(dá)到要求變阻器的最大電阻至少為多少；根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律分析；
（3）弄清電流表的量程和分度值，讀出電流值，根據(jù)P=UI求出額定功率；
（4）多次測(cè)量取平均值可減小誤差；
（5）燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$作出分析和解答．

解答 解：（1）燈泡不亮，兩表均無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路有斷路；當(dāng)滑片移動(dòng)到線圈某點(diǎn)M時(shí)，燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值太小，綜上所述出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因是：滑動(dòng)變阻器線圈在B、M間有斷路；選C；
（2）由題意知，總電壓為4.5V，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓應(yīng)為U_滑=4.5V-2.5V=2V，
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電流相等：
$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2.5V}{12Ω}$=$\frac{2V}{{R}_{滑}}$，得R_滑=9.6Ω＞8Ω，要達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，變阻器的最大電阻至少為9.6Ω，無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值，可能由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小，把滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器分得的電壓還是較小，不能使燈泡兩端達(dá)到2.5V；
根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律，在電路中串聯(lián)一個(gè)“4Ω，0.5A”的滑動(dòng)變阻器后，R_滑總=8Ω+4Ω=12Ω＞9.6Ω，為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，可以再在電路中串�?lián)一個(gè)“4Ω，0.5A”的滑動(dòng)變阻器后重新實(shí)驗(yàn)；
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.2A，燈泡的額定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）多次測(cè)量燈的額定功率取平均值可減小誤差；可行；
（5）燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知，電流變化量會(huì)越來(lái)越小，故選C圖象．
故答案為：（1）C；（2）動(dòng)變阻器的阻值太小；A；（3）0.2；0.5；（4）可行；（5）C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路的故障分析、電流表讀數(shù)、求燈泡功率、數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題；對(duì)電流表讀數(shù)時(shí)，應(yīng)先確定電流表量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)，視線要與電流表刻度線垂直，考查角度廣，設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)多，綜合性較強(qiáng)，具有一定的代表性．