Question

【題目】學校實驗室購買了一批額定電流為 0.3A 的小燈泡，小明利用其中一只小燈泡做“測量小燈泡電功率”的實驗，實驗中滑動變阻器的規格為“20Ω 1A”，電流表（0~0.6A），電壓表（0~3V）。

（1）如圖所示，小明連好電路后，閉合開關，發現電壓表的指針剛好滿偏，電流表沒有示數，仔細檢查后，發現電路連接錯誤，請你在圖中錯誤的導線上畫“×”，并補上一條正確的導線。

（_________）

（2）改正錯誤后，閉合開關前，小明發現電流表的指針指在零刻度左側，則可能的原因是：______。

（3）小明糾正錯誤后，閉合開關發現電壓表示數為 0，電流表有示數，則電路中存在的故障可能是：______。

（4）移動滑片，當滑片位于某一位置時，電流表的示數為 0.2A，為使小燈泡正常發光，應該將滑片向______調節（選填“左”或“右”）。當小燈泡正常發光時，電壓表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為______W，此時滑動變阻器接入電路中的阻值為_______Ω。

（5）測完小燈泡的功率后，小明想繼續探究電流與電阻的關系，他將電源電壓的值調整為 6V，把電流表的量程調整為 3A，將圖中的小燈泡換為 5Ω、10Ω、20Ω、30Ω 的四個定值電阻，使定值電阻兩端的電壓一直為 U0 不變。前三個電阻接入電路并順利完成實驗后，當他把 30Ω 的電阻接入電路中時，無論如何調節滑片，都不能使電壓表的示數達到 U0，則為完成實驗，他可以采取的操作是_____

A．減小滑動變阻器的最大阻值 B．降低 U0 的值 C．降低電源電壓的值

（6）要出現第（5）問中所描述的實驗現象，小明在第（5）問中設定的電壓值 U0 的取值范圍是_______

Answer 1

【答案】 電流表沒有調零 小燈泡被短路 右 0.72 2 B 2.4V～3V

【解析】

（1）實驗電路中，要將電流表串聯在電路中，電壓表并聯在燈泡兩端；
（2）在使用電流表或電壓表之前，要注意指針調零；
（3）電流表有示數，則沒有發生斷路，斷路處電壓為電源電壓，其他地方電壓為零；
（4）要使燈泡正常發光，通過燈泡的電流應等于其額定電流，若電流過小，則應減小滑動變阻器的阻值，即向右調節；讀出電壓表的示數，根據P=UI可計算出燈泡的額定功率；根據串聯電路的分壓特點求出滑動變阻器的電壓，根據歐姆定律可求滑動變阻器的阻值；
（5）由串聯電路特點分析電壓的關系；
（6）“探究電流與電阻的關系”實驗時，應控制不同值電阻的電壓保持不變，電流表允許通過的最大電流為0.6A，在求定值電阻兩端的最大電壓時，應以最小的定值電阻為準；當選用最大的定值電阻30Ω時，且變阻器連入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，根據串聯電路電流的特點，即通過定值電阻的最小電流，在求定值電阻兩端的最小電壓時，應以最大的定值電阻為準。

（1）滑動變阻器、小燈泡串聯接入電路，電壓表并聯在小燈泡兩端，電流表應串聯在電路中，電路圖如圖所示：

（2）改正錯誤后，閉合開關前，小明發現電流表的指針指在零刻度左側，則可能的原因是電流表沒用調零；

（3）電流表有示數，說明電路不存在斷路，而電壓表無示數，說明與電壓表并聯部分發生短路即小燈泡被短路；

（4）移動滑片，當滑片位于某一位置時，電流表的示數為0.2A，為使小燈泡正常發光，達到額定電流0.3A，減小滑動變阻器的阻值，應該將滑片向右調節。當小燈泡正常發光時，電壓表的示數如圖乙所示，電壓表量程0～3V，分度值0.1V，電壓表示數為2.4V，則小燈泡的額定功率為：P=UI=2.4V×0.3A=0.72W；此時滑動變阻器的電壓：U滑=U總-U=3V-2.4V=0.6V；根據歐姆定律滑動變阻器接入電路中的阻值為：；

（5）測完小燈泡的功率后，小明想繼續探究電流與電阻的關系，他將電源電壓的值調整為6V，把電流表的量程調整為0.6A，將圖中的小燈泡換為5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的四個定值電阻，使定值電阻兩端的電壓一直為U0不變。前三個電阻接入電路并順利完成實驗后，當他把30Ω的電阻接入電路中時，無論如何調節滑片，都不能使電壓表的示數達到U0，根據串聯分壓的原理可知，電阻變大分得的電壓大于U0，滑動變阻器的電阻最大值較小，不能分去多余的電壓，則為完成實驗他可以采取的操作是降低U0的值，故選B；

（6）探究電流與電阻的關系”實驗時，應控制不同電阻的電壓保持不變，保證電路中各元件的安全，且用四個電阻都能順利地完成實驗：因電流表的量程為0-0.6A，所以電路中的最大電流為0.6A，當接入最小的電阻5Ω時，電壓表示數即為允許的最大電壓U大=R小I大=5Ω×0.6A=3V；因變阻器的最大阻值為30Ω，當變阻器電阻全部連入電路中時，若接入最大的電阻R大=20Ω，此時電路中的最小電流，定值電阻的最小電壓U小=I小R定大=0.12A×20Ω=2.4V，故小明在第（5）問中設定的電壓值U0的取值范圍是2.4V～3V。