Question

【題目】小明在做“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，備用實(shí)驗(yàn)器材有：三節(jié)新干電池、電流表（0～0.6A、0～3A）電壓表（0～3V、0～15V）、兩個(gè)滑動(dòng)變阻器、（①“10Ω、0.5A”②“20Ω、1A）、小燈泡（額定電壓為2.5V、正常發(fā)光時(shí)電阻約為10Ω）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)體線(xiàn)若干。

（1）如圖甲是該同學(xué)連接的錯(cuò)誤電路，請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤的一條線(xiàn)上打“×”，并用筆劃線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)補(bǔ)畫(huà)出正確的連線(xiàn)（導(dǎo)線(xiàn)不能交叉），改正電路。

（_______）

（2）電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)前，將滑動(dòng)阻器的滑片調(diào)節(jié)到_____（填“A”或“B”）端。閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)發(fā)生變化。該電路故障可能是_____。

（3）排除故障后，正確實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)繪制了I﹣U圖象如圖乙，分析圖象可知：

①小燈泡的額定功率為_____W。

②小燈泡在未接入電路時(shí)的電阻可能是_____（選填“0Ω”、“2Ω”、“5Ω”或“8.3Ω”）。

③該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用規(guī)格為_____（填“①”或“②”）的滑動(dòng)變阻器。

（4）他利用原有實(shí)驗(yàn)器材繼續(xù)實(shí)驗(yàn)探究，增加了已知阻值的定值電阻R0和一個(gè)開(kāi)關(guān)，只用一只電流表來(lái)測(cè)定額定電壓為U額的小燈泡的額定電功率。設(shè)計(jì)如圖丙的電路。按照此設(shè)計(jì)方案，請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：

①只閉合開(kāi)關(guān)_____調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)為_____時(shí)，小燈泡正常發(fā)光。

②只閉合另一個(gè)開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)變阻器的滑片_____（填“向左調(diào)節(jié)”“向右調(diào)節(jié)”或“保持不變”），記錄電流表的示數(shù)I

③小燈泡的額定功率Pw＝_____。

Answer 1

【答案】 B 燈泡短路 0.75 2Ω ③② S2 保持不變 U額（I﹣）

【解析】

（1）原電路中，電壓表測(cè)電源電壓是錯(cuò)誤的，應(yīng)測(cè)燈的電壓；

（2）為保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，將滑動(dòng)阻器的滑片調(diào)節(jié)到阻值最大處；

閉合開(kāi)關(guān)后電流表示數(shù)發(fā)生變化，說(shuō)明電路為通路，根據(jù)小燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為零分析該電路可能的故障；

（3）①根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)繪制了I﹣U圖象可知燈在額定電壓下的電流，根據(jù)P＝UI求出小燈泡的額定功率；

②由圖知，燈在1V時(shí)的電流，由歐姆定律得出此時(shí)燈的電阻，由燈的電阻隨溫度的升高而變大，但燈的電阻不可能為0回答；

③由歐姆定律得出燈的額定電流，燈正常發(fā)光時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律求出變阻器連入電路中的電阻，確定該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用規(guī)格的滑動(dòng)變阻器；

（4）實(shí)驗(yàn)步驟：

要測(cè)燈的額定功率，應(yīng)先使燈正常發(fā)光，在沒(méi)有電壓表的情況下，將R0與電流表串聯(lián)后再與燈并聯(lián)，通過(guò)移動(dòng)變阻器的滑片使電流表示數(shù)為時(shí)，由并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓為額定電壓，燈正常發(fā)光；

保持滑片位置不變，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，使電流表測(cè)燈與定值電阻并聯(lián)的總電流，因電路的連接關(guān)系沒(méi)有改變，各電阻的大小和通過(guò)的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律求出燈的額定電流，根據(jù)P＝UI寫(xiě)出燈的額定功率的表達(dá)式。

（1）圖甲電路中，電壓表測(cè)電源電壓是錯(cuò)誤的，應(yīng)測(cè)燈的電壓，如下改正：

（2）電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)前，為保護(hù)電路，將滑動(dòng)阻器的滑片調(diào)節(jié)到阻值最大處的B端。閉合開(kāi)關(guān)后電流表示數(shù)發(fā)生變化，說(shuō)明電路為通路，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為零，該電路故障可能是燈泡短路。

（3）①根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)繪制了I﹣U圖象可知：燈在額定電壓下的電流為0.3A，故小燈泡的額定功率為：

P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。

②由圖知，燈在1V時(shí)的電流為0.2A，由歐姆定律，此時(shí)燈的電阻：

R1＝=＝5Ω，

因燈的電阻隨溫度的升高而變大，但燈的電阻不可能為0，故小燈泡在未接入電路時(shí)的電阻可能是2Ω；

③額定電壓為2.5V、正常發(fā)光時(shí)電阻約為10Ω，由歐姆定律，燈的額定電流約為：

IL＝=＝0.25A，

燈正常發(fā)光時(shí)，由串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，變阻器連入電路中的電阻：

R滑＝==＝14Ω＞10Ω；

故該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用規(guī)格為②的滑動(dòng)變阻器。

（4）實(shí)驗(yàn)步驟：

①只閉合開(kāi)關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)為時(shí)，小燈泡正常發(fā)光。

②只閉合另一個(gè)開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)變阻器的滑片保持不變，記錄電流表的示數(shù)I

③在①中，電流表測(cè)定值電阻的電流，由歐姆定律和并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓U額，燈正常發(fā)光，因電路連接關(guān)系和電阻大小不變，通過(guò)燈的電流不變，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，燈的額定電流為：

I額＝I，

小燈泡的額定功率：

P＝U額（I）.