Question

【題目】在“測定小燈泡的電功率”實驗中，提供的器材如圖，其中電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為10Ω。

（1）為了能夠順利完成實驗探究，下列兩種規格的滑動變阻器應選用_____。

A．“10Ω2A” B．“20Ω2A”

（2）用筆畫線代替導線，將圖中的實物電路連接完整。

（____）

（3）閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片 P，發現小燈泡始終不發光，電壓表無示數，電流表有示數，若電路只有一處故障，則故障原因是_____。

（4）排除故障后，閉合開關，移動滑片P，電壓表的示數如圖，為了測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片P向_____（選填“A”或“B”）端移動。

（5）根據實驗測得的數據，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象如圖，分析圖象可知：小燈泡的額定功率為_____W。

（6）完成上述實驗后，小華在不使用電壓表的情況下，根據繪制出的小燈泡電流與電壓關系圖象，設計出了如圖的電路，用于測定值電阻Rx的阻值，實驗步驟如下：先閉合開關S，

①只閉合開關S1，_____，使電流表示數為I1，找出對應的電壓值U1；

②_____，保持滑動變阻器滑片P的位置不變，記錄電流表的示數I2，則：Rx=_____（用I1、I2、U1表示）。

Answer 1

【答案】B 見解析 小燈泡短路 B 0.625～0.65 移動滑動變阻器的滑片P 斷開S1，閉合S2

【解析】

（1）由串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發光時變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規格；（2）求出燈正常發光時的電流大小，確定電流表量程；（3）閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，電流表有示數，說明電路為通路，根據小燈泡始終不發光，電壓表無示數分析電路故障；（4）燈在額定電壓下正常發光，根據圖乙電壓表小量程讀數，比較電壓表示與額定電壓大小，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理判斷滑動變阻器的滑片移動方向；（5）①由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時的電流，由P=UI計算其額定功率；②燈的亮度由燈的實際功率決定；先使燈與電流表串聯，通過調節滑動變阻器的滑片，使電流表示數為I1，根據圖丙可知燈此時兩端的電壓，根據并聯電器電壓的特點，也就知道了待測電阻的電壓；保持滑片位置不變，再通過開關的轉換，在電路連接關系不變、各用電器的電壓不變的前提下，使電流表測出待測電阻與燈并聯的總電流I2，因通過燈的電流保持不變，根據并聯電路電流的特點，所以在第2次操作中，通過待測電阻的電流大小II2-I1，則根據歐姆定律待測電阻大小可求．

(1)測量小燈泡的電功率實驗中，L與滑動變阻器串聯，電壓表測L兩端電壓，電流表測電路中電流，由題知燈泡正常發光時電路中電流約為：I ≈0.25A,根據串聯電路電流的特點,即為通過變阻器的電流大小,變阻器應分去的電壓U變6V2.5V3.5V，變阻器阻值至少為：R變14Ω>10Ω，所以應選擇滑動變阻器的規格為20Ω2A；(2)由(1)知，燈泡正常發光時電路中電流約為0.25A，所以電流表選用小量程，連接如下圖所示：

(3)閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，電流表有示數，說明電路為通路，發現小燈泡始終不發光，電壓表無示數，若電路只有一處故障，則故障原因是燈泡短路了；(4)電壓表測量燈泡的電壓，在圖乙中電壓表量程03V，分度值0.1V，由圖知電壓表示數為2.2V，即燈泡兩端的電壓為2.2V，小于燈的額定電壓，要使燈泡兩端電壓增大到2.5V，應減小變阻器分得的電壓，根據分壓原理，應減小滑動變阻器連入電路中的電阻，滑片向B端移動；(5)①由圖象可知，當燈泡電壓為2.5V時的電流為0.25A，所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；②實驗中觀察到：當小燈泡兩端的電壓低于0.5V時，通過燈的電流小于0.1A，則燈的實際功率小于0.5V×0.1A=0.05W，遠小于燈的額功率，小燈泡不發光；在上面的分析基礎上步驟如下：1、只閉合開關S1,調節滑動變阻器的滑片使電流表為I1；2、開關S1斷開、S2閉合，保持滑片的位置不變，記錄電流表的示數I2；在1中,根據圖可知,燈的電壓為U1;在2中電流表測待測電阻與燈并聯的總電阻,且因電路的連接關系沒有改變,各用電器的電壓不變,所以通過燈的電流仍為I1,所以在2中,通過待測電阻的電流大小為I2I1,所以待測電阻Rx.

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