Question

11．在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓是4.5V，小燈泡的額定電壓是2.5V，電阻約為10Ω．
（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將甲圖的電路元件連接成實(shí)驗(yàn)電路（要求滑片向右移時(shí)燈泡變暗，連線不得交叉）
（2）小云同學(xué)連接最后一根導(dǎo)線時(shí)，燈泡立即發(fā)出明亮的光且很快熄滅．經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)連線正確，出現(xiàn)這一故障的原因有兩個(gè)操作不當(dāng)之處：①連接電路時(shí)，開關(guān)沒(méi)有斷開；；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有放在阻值最大處．
（3）排除故障后，小云同學(xué)閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P到某點(diǎn)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示．若她要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖中的滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V為止，這時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，計(jì)算出此小燈泡的額定功率是0.8W．
（4）另一實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)中，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)燈不亮，電壓表示數(shù)接近4.5V，電流表幾乎無(wú)示數(shù)，出現(xiàn)這一故障的原因是燈泡斷路了．
（5）如果將圖甲中的小燈泡更換成定值電阻，且電路連接完好，還可以完成的實(shí)驗(yàn)是A
A．探究電流與電壓關(guān)系                       B．探究電流與電阻關(guān)系
C．探究電熱的多少與電流大小的關(guān)系   D．探究電流做功的多少與電阻大小的關(guān)系．
（6）在不改變電路連接的情況下，能測(cè)出小燈泡額定功率的是下圖的C

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律求出燈正常工作時(shí)的電流大小確定電流表量程與燈串聯(lián)；
根據(jù)要求：滑片向右移時(shí)燈泡變暗，確定變阻器接線柱的連接方法；
（2）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開，且滑片置于阻值最大處；
（3）根據(jù)圖乙電壓表小量程讀數(shù)，并與燈的額定電壓比較，燈在額定電壓下正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
根據(jù)圖丙電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（4）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)燈不亮，電流表幾乎無(wú)示數(shù)，電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近4.5V，說(shuō)明電壓表與電源連通，與電壓表并聯(lián)的燈之外的電路是連通的，則出現(xiàn)這一故障的原因是與電壓表并聯(lián)的燈斷路了；
（5）完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)各需要什么器材，各需要控制什么，需要改變什么，分析本實(shí)驗(yàn)器材是否能滿足實(shí)驗(yàn)要求；
（6）逐一分析每個(gè)選項(xiàng)，確定正常答案．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓是2.5V，電阻約為10Ω，
燈正常工作時(shí)的電流大小I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程與燈串聯(lián)；
要求滑片向右移時(shí)燈泡變暗，即電流變小，變阻器連入電路中電阻變大，應(yīng)將滑片左邊電阻絲連入電路中，如下所示：

（2）在連接正確的情況下，小云同學(xué)連接最后一根導(dǎo)線時(shí)，燈泡立即發(fā)出明亮的光且很快熄滅，說(shuō)明連接電路時(shí)，開關(guān)沒(méi)有斷開；且電路中的電流過(guò)大，將燈損壞，是因?yàn)闆](méi)有將變阻器連入電路中的電阻調(diào)到最大；
（3）排除故障后，小云同學(xué)閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P到某點(diǎn)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，因電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為1.8V，因燈在額定電壓下才能正常發(fā)光，應(yīng)增大燈的電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律就要減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片向A端移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為2.5V；
圖丙中，電流表選用 小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A，
小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（4）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)燈不亮，電流表幾乎無(wú)示數(shù)，電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近4.5V，說(shuō)明電壓表與電源連通，與電壓表并聯(lián)的燈之外的電路是連通的，則出現(xiàn)這一故障的原因是與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路了；
（5）A、把小燈泡換成定值電阻后，電阻的阻值一定，由電壓表可測(cè)出電阻兩端的電壓U，電流表可測(cè)流過(guò)電阻的電流，通過(guò)滑動(dòng)變阻器改變定值電阻兩端的電壓，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)得出普遍性的結(jié)論，因此利用該電路可完成“探究電流與電壓的關(guān)系”關(guān)系實(shí)驗(yàn)，符合題意；
B、探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保證電壓一定，改變電阻大小，只有一個(gè)定值電阻，不能改變電阻，無(wú)法進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)．本實(shí)驗(yàn)器材不能完成，不符合題意；
C、探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)有器材，只有定值電阻和變阻器，電熱的多少無(wú)法顯示，無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不符合題意；
D、要探究電流做功的多少與電阻大小的關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)有器材，電流做功的多少無(wú)法比較，無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不符合題意；
故選A；
（6）A、無(wú)論閉合哪個(gè)開關(guān)，電流表將燈泡或電阻短路，電流表連接錯(cuò)誤，不能測(cè)出電功率；
B、閉合S₂時(shí)，若電壓表測(cè)燈的電壓，則閉合S₁時(shí)，電壓表正負(fù)接線柱接反了，不能測(cè)出電功率；
C、S接2時(shí)，移動(dòng)滑片使燈正常發(fā)光，保持滑片P不動(dòng)；S接1時(shí)，記下電壓表示數(shù)為U₂，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，則此時(shí)R的電壓為U-2.5V，由歐姆定律，求出燈正常發(fā)光時(shí)的電流I_L=I_R=$\frac{U-2.5V}{R}$，根據(jù)P_L=U_LI_L可求燈額定功率，故選C．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）①連接電路時(shí)，開關(guān)沒(méi)有斷開；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有放在阻值最大處；
（3）A；0.8；
（4）燈泡斷路了；
（5）A．
（6）C．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)燈的功率，考查電路的連接、注意事項(xiàng)、故障分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力并與其它的電學(xué)實(shí)驗(yàn)作比較，綜合性強(qiáng)，難度較大．