Question

13．小紅同學在做“測量小燈泡的額定功率”實驗時，連接的實物電路圖如圖甲所示．其中小燈泡的額定電壓為2.0V，額定功率小于1W．

（1）小紅連接的電路圖有一根導線連接錯誤，請你在圖中用“×”標出這根錯接的導線，并畫出正確的連接導線（不能與其他導線交叉）．
（2）小紅正確連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均有讀數(shù)，但小燈泡不亮，檢查發(fā)現(xiàn)所有電學元件均完好，請你判斷燈泡不亮的原因是：燈泡實際功率太小．
（3）調整好電路之后，再閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為2.7V，則小紅的下一步操作應該是：向左調節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表的示數(shù)為2.0V．
（4）如果測得通過小燈泡的電流隨電壓變化的關系如圖乙所示．小燈泡正常工作電阻為10Ω．
（5）燈泡的功率測量完畢，小明分別用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻更換電路中的燈泡，探究電流跟電阻的關系，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，則小明使用滑動變阻器的阻值變化范圍為1～5Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖分析答題．
（2）當燈泡實際功率太小時，燈泡不發(fā)光．
（3）燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，根據(jù)電路圖分析答題．
（4）根據(jù)圖象確定額定電壓對應的電流值，由R=$\frac{U}{I}$計算出電阻值；
（5）由實物圖確定電源電壓；
根據(jù)圖象確定電阻兩端的電壓，得出變阻器兩端的電壓，根據(jù)最大電流和最小電流求出變阻器的最大值和最小值．

解答 解：（1）由圖甲所示電路圖可知，電壓表與電流表串聯(lián)然后與燈泡并聯(lián)，電壓表應并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表連接錯誤，修改后的電路圖如圖所示：

（2）閉合開關，滑動變阻器阻值全部接入電路，電壓表和電流表均有讀數(shù)，電路不存在斷路，燈泡也沒有短路，但小燈泡不亮，可能是由于電路電阻太大，通過燈泡的電流太小，燈泡實際功率太小不足以引起燈泡發(fā)光造成的．
（3）閉合開關，電壓表示數(shù)為2.7V，大于燈泡額定電壓，要測燈泡額定功率，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，應向左移動滑片，增大變阻器分得電壓，以減小燈泡兩端電壓，使電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.0V．
（4）由圖象知，當U=2V時，I=0.2A，所以燈泡正常發(fā)光時的電阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（5）由實物圖可知，電源由兩節(jié)干電池組成，電源電壓為3V；
由圖象知，電阻兩端的電壓為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；則變阻器兩端的電壓始終為U_滑=3V-2.5V=0.5V；
當電流值為0.5A時，變阻器的阻值最小，為R_小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{大}}$=$\frac{0.5V}{0.5A}$=1Ω；
當電流值為0.1A時，變阻器的阻值最大，為R_大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{小}}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡實際功率太小；（3）向左調節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表的示數(shù)為2.0V；（4）10；（5）1～5．

點評 此題是測量燈泡的電功率及探究電流跟電阻的關系實驗，考查了電壓表的使用、電路故障的分析、圖象分析、電阻計算，同時涉及到了串聯(lián)電路電流、電壓的關系，及歐姆定律的變形應用，考查全面，難度適中．