Question

12．在“測(cè)定小燈泡的額定功率”試驗(yàn)中，小雨同學(xué)用一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表、一個(gè)開(kāi)關(guān)，電壓為3V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡和一個(gè)標(biāo)有“20Ω、1.5A”的滑動(dòng)變阻器．
（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲的實(shí)物電路連接完整（連線不得交叉）．要求當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，小燈泡變亮．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)．發(fā)生故障的原因可能是B
A、燈泡斷路   B、燈泡短路    C、滑動(dòng)變阻器斷路   D、滑動(dòng)變阻器短路
（3）小強(qiáng)排除故障后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向左端滑動(dòng)．（選填左或右）
（4）改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流和他兩端的電壓，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，小雨畫出了小燈泡電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象（如圖乙），根據(jù)圖象提供的信息，計(jì)算出小燈泡的額定功率為0.625W．
（5）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關(guān)系，他將小燈泡換成多個(gè)定值電阻R，保持電壓表示數(shù)始終為2V，多次更換阻值不同的定值R，并記錄各次電流表的示數(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，更換電阻阻值不能夠大于40Ω．

Answer 1

分析 （1）電流表與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮說(shuō)明接入電路中的電阻變小，即左下方接線柱必須接入電路中；
（2）電流表有示數(shù)說(shuō)明電路是通路，燈泡不亮、電壓表無(wú)示數(shù)說(shuō)明電壓表并聯(lián)部分短路；
（3）額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等，電壓表的示數(shù)小于燈泡的額定電壓，應(yīng)增大電路中的電流，減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻；
（4）根據(jù)圖象讀出2.5V時(shí)通過(guò)燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律表示出電路中的電流，利用串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)得出等式即可求出滑動(dòng)變阻器與定值電阻阻值之間的關(guān)系，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的最大阻值確定定值電阻的最大電阻．

解答 解：（1）電流表與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的左下方接線柱與開(kāi)關(guān)串聯(lián)，如下圖所示：

（2）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電壓表并聯(lián)部分短路，結(jié)合選項(xiàng)可知，故障可能是燈泡短路；
（3）要測(cè)燈泡的額定功率，應(yīng)使燈泡兩端電壓表的示數(shù)達(dá)到2.5V，
要使燈泡兩端的電壓從2.2V增大到2.5V，應(yīng)增大電路中的電流，減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，即滑片向左移動(dòng)；
（4）由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L=2.5V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流I_L=0.25A，
則燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）在探究電流跟電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，保持電壓表示數(shù)為2V不變，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=3V-2V=1V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得：
$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2V}{R}$=$\frac{1V}{{R}_{滑}}$，
則R=2R_滑，
因?yàn)镽_滑≤20Ω，
所以R=2R_滑≤2×20Ω=40Ω．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）B；
（3）左；
（4）0.625；
（5）40．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了伏安法測(cè)小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了連接實(shí)物圖、電路故障的判斷、滑動(dòng)變阻器的使用、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，關(guān)鍵是根據(jù)滑動(dòng)變阻器的最大阻值確定定值電阻R的最大值．