Question

8．某小組測量“小燈泡電功率”的實(shí)驗，已知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡的電阻約為10Ω，滑動變阻器上標(biāo)有“40Ω，1A”字樣，如圖甲是斌斌同學(xué)沒有連接完的實(shí)物圖電路．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖連接完整（要求：滑片左移燈變亮）；
（2）移動滑動變阻器的滑片到某一位置，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時小燈泡兩端電壓為2.1V，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片向左滑動（選填“左”或“右”）；
（3）繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的過程中，小燈泡發(fā)出耀眼的白光后突然熄滅，此刻他會觀察到電壓表指針超過滿刻度（“回到0刻度”、“達(dá)到滿刻度”或“超過滿刻度”）；
（4）圖丙是根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)繪成的I-U圖象．根據(jù)圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率0.75W；
（5）在分析誤差的過程中，同組的小于認(rèn)為此種方法測量的電功率也存在一定的誤差，因為電壓表是有電阻的，使電流測的不準(zhǔn)確，從而使測量的燈泡額定功率偏大（選填“偏大”或“偏小”）；
（6）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定值電阻R，保持電壓始終為2V，多次更換阻值不同的定值電阻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，更換的電阻阻值不能夠大于20Ω．

Answer 1

分析 （1）在測量燈泡電功率實(shí)驗中，需要電壓表與燈泡并聯(lián)測量兩端電壓；電流表與燈泡串聯(lián)測量電路電流，根據(jù)燈泡額定電壓和電阻阻值確定電流表量程；滑動變阻器與燈泡串聯(lián)調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓；
（2）讀取電壓表示數(shù)時，首先要明確電壓表選擇的量程和對應(yīng)的分度值，讀數(shù)時視線與指針?biāo)鶎�刻線相垂直；要測量燈泡額定功率，兩端電壓必須等于額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比確定滑片移動方向；
（3）燈泡發(fā)出耀眼的白光后熄滅，說明兩端電壓超過額定電壓太多，燒斷燈絲出現(xiàn)斷路．
（4）由電壓為2.5V時的電流數(shù)據(jù)計算功率．
（5）由電路圖可知電流表測量的是通過燈泡和電壓表的電流之和，因為電壓表的內(nèi)阻并不是無窮大，所以所測的電流不準(zhǔn)確，根據(jù)P=UI可判斷燈泡額定功率的變化．
（6）先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)；然后根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關(guān)系，并結(jié)合滑動變阻器的最大阻值解答．

解答 解：
（1）燈泡的額定電壓為2.5V，則燈泡的額定電流為=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以電流表選0～0.6A的量程，且與燈泡串聯(lián)，注意電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出；滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，由于要求滑片左移燈變亮，說明滑片左移時變阻器的阻值變小，電流變大，燈變亮，所以滑動變阻器連接左下接線柱，連接如下圖所示：

（2）由圖知，電壓表選擇的是0～3V量程，對應(yīng)的分度值為0.1V，此時的示數(shù)為2.1V；由于電壓表的示數(shù)為2.1V，小于額定電壓2.5V；要使燈泡正常發(fā)光，需增大燈泡兩端的電壓，則應(yīng)減小滑動變阻器兩端電壓，因此需減小滑動變阻器接入電路的阻值，故應(yīng)將滑動變阻器的滑片向左調(diào)節(jié)．
（3）燈絲因電壓太高燒斷后，電壓表與滑動變阻器、電源串聯(lián)，電壓表測量電源電壓，因此指針超過滿刻度．
（4）由丙圖象可知，當(dāng)燈的電壓為額定電壓2.5V時，電流為0.3A，
則小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）電流表串聯(lián)在燈泡與電壓表并聯(lián)后的干路上，測量的是通過燈泡和電壓表的電流之和，因為電壓表的內(nèi)阻并不是無窮大，所以所測的電流比燈泡的實(shí)際電流值要大，根據(jù)P=UI可知，測量的燈泡額定功率偏大．
（6）在探究電流跟電阻的關(guān)系實(shí)驗中，應(yīng)保持電壓表示數(shù)不變，即保持電阻兩端的電壓為2V不變，
則根據(jù)串聯(lián)電路電流相同的特點(diǎn)得：I_定值=I_滑動，
根據(jù)歐姆定律有：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑動}}$，
即：$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑}}$，
則R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動，
因為R_滑大=40Ω，
所以更換的定值電阻最大為：R_定值大=$\frac{1}{2}$R_滑大=$\frac{1}{2}$×40Ω=20Ω．
故答案為：
（1）見上圖；（2）2.1；左；（3）超過滿刻度；（4）0.75；（5）偏大；（6）20．

點(diǎn)評 本題考查了連接電路圖、實(shí)驗原理、電路故障分析、滑動變阻器作用、滑動變阻器調(diào)節(jié)等問題，是�？紗栴}，一定要掌握；連接電路圖時，注意電表量程的選擇；本題難點(diǎn)是探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗中，為了保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律得出定值電阻R與滑動變阻器連入電路的電阻阻值關(guān)系．