Question

3．在本學(xué)期學(xué)習(xí)電學(xué)知識過程中，小明利用如圖a所示的電路圖，做了多個(gè)實(shí)驗(yàn)，電阻R₀是待測定值電阻

（1）在做“伏安法”測電阻 的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明根據(jù)電路圖a連接的電路如圖b所示，并測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．圖中尚有兩根導(dǎo)線未連接，請用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接（要求：滑動變阻器連入電路中的阻值最大）．
實(shí)驗(yàn)中，小明連接好電路，閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)滑動變阻器連入電路中的電阻變大時(shí)，電壓表的讀數(shù)也隨著變大，反之，隨著變小，則發(fā)生這一現(xiàn)象的原因是D
A．電壓表的正、負(fù)接線柱接錯(cuò)       B．電壓表的量程選擇不合適
C．電壓表壞了                   D．電壓表與滑動變阻器并聯(lián)

實(shí)驗(yàn)序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A
1	2.5	0.13
2	4.0	0.20
3	5.5	0.27

正確連接電路后開始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中，小明選用的是10Ω、20Ω和30Ω三個(gè)電阻中的一只，根據(jù)下表中測量數(shù)據(jù)判斷，小明選用的定值電阻的阻值為20Ω．
（2）小明用小燈泡替換定值電阻R₀進(jìn)行了“測量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)，已知小燈泡的額定電壓是3.8V，燈絲電阻約10Ω．
①連接電路后閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表、電流表均無示數(shù)，其原因可能是以下情況中的C．
A．小燈泡處斷路      B．小燈泡被短接
C．變阻器處斷路      D．電壓表被短接
②電路連接完好后，改變變阻器滑片位置，測得下表中的三組數(shù)據(jù)，其中第一組數(shù)據(jù)電流表的示數(shù)如圖c所示，其值為0.36A．由表中數(shù)據(jù)可知，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為1.52W、電阻為9.5Ω．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	小燈泡的亮度
1	3.00		暗
2	3.80	0.40	亮
3	4.50	0.42	很亮

③在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小燈泡兩端的電壓逐漸增大時(shí)，通過它的電流也隨之增大，燈泡的亮度變亮，說明燈泡的亮度取決于它的實(shí)際功率．

Answer 1

分析 （1）在連接滑動變阻器時(shí)，應(yīng)選擇下端的其中一個(gè)接線柱，并使滑片遠(yuǎn)離接線柱，此時(shí)阻值最大，
電壓表要并聯(lián)在電路中，根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定其量程的選擇；
移動滑動變阻器的滑片P時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變大，說明電路中電阻減小，連入電路中的電阻減小了，
根據(jù)分壓原理，變阻器的電壓變小，由此確定電壓的表連接位置；
利用表中數(shù)據(jù)，通過歐姆定律的變形公式可計(jì)算電阻的大�。�
（2）①根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
②先判斷出電流表的量程，而后據(jù)分度值讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI可計(jì)算出燈泡的額定功率；
根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$求出燈泡的電阻；
③燈泡的亮度關(guān)鍵是看燈泡所在電路的實(shí)際電壓的大小，實(shí)際電壓大，實(shí)際功率就大，燈泡就亮，
實(shí)際電壓小，實(shí)際功率就小，燈泡就暗．

解答 解：（1）由電路圖可知，滑動變阻器與定值電阻串聯(lián)，為了使滑動變阻器接入電路的阻值最大，
應(yīng)將其A接線柱與定值電阻的右接線柱相連接；
電壓表應(yīng)與定值電阻并聯(lián)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，電壓表應(yīng)選擇0～15V量程，如圖所示：

滑動變阻器連接電路中的電阻變大時(shí)，電壓表的讀數(shù)也隨著變大，
反之，隨之變小，說明電壓表不是接在定值電阻的兩端，而是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了．
故選：D．
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，
由I=$\frac{U}{R}$得，定值電阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω．
（2）①A、如果燈泡斷路，燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，不符合題意，故A錯(cuò)誤；
B、如果燈泡短接，燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，不符合題意，故B錯(cuò)誤；
C、如果滑動變阻器斷路，燈泡不亮，電流表與電壓表都沒有示數(shù)，符合題意，故C正確；
D、如果電壓表短接，燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，不符合題意，故D錯(cuò)誤．
故選：C．
②由表中數(shù)據(jù)可知，圖乙中電流表選擇的量程為0～0.6A，其分度值是0.02A，
故電流表的示數(shù)是0.36A．
由表中數(shù)據(jù)知燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為3.8V，電流為0.4A，
故此時(shí)燈的額定功率是：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
由I=$\frac{U}{R}$得，此時(shí)燈泡的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
③在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小燈泡兩端的電壓逐漸增大時(shí)，通過它的電流也隨之增大，
根據(jù)P=UI可知，電功率也增大，燈泡的亮度變亮，說明燈泡的亮度取決于它的實(shí)際功率．
故答案為：（1）見上圖；D；20；
（2）①C；②0.36；1.52；9.5； ③實(shí)際功率．

點(diǎn)評 此題主要考查學(xué)生對于伏安法測電阻和測電功率實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，涉及到實(shí)物電路的連接，重點(diǎn)是電表和滑動變阻器的連接、故障分析、額定功率的計(jì)算、電阻的計(jì)算等知識，也是�？嫉膬�(nèi)容，在學(xué)習(xí)時(shí)一定要掌握好．