Question

8．興趣小組同學開展電學研究活動．

（1）要測量小燈泡的額定功率，實驗室提供的器材有：標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為3V）、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干．
①小虎所接的實驗電路如圖甲所示，電路中部分連接不合理，但只需改動一根導線，即可使電路連接正確．請你在應改動的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法．
②改正電路后，移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大．閉合開關，此時電壓表示數為1V，電流表示數為0.2A，則滑動變阻器的最大阻值為10Ω．
③移動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2.5V，此時電流表示數如圖乙所示，其值為0.26A，小燈泡的額定功率為0.65W．
④小華在實驗過程中，移動變阻器滑片時，小燈泡突然熄滅．經判斷，電路故障是小燈泡或電流表被燒壞．查找故障時，在不拆開電路的情況下，他把一根導線接在電流表兩端，小燈泡仍不發(fā)光，可判斷電路故障是小燈泡斷路．
（2）小麗等同學連接并聯電路時用幾節(jié)舊電池做電源，發(fā)現“兩個小燈泡并聯的電路中再并聯一個小燈泡，原來的兩個小燈泡都變暗了”．他們認為，再并聯一個小燈泡后，原來燈泡因兩端的實際電壓變小而變暗，但不知道實際電壓變小的原因，于是幾位同學提出了以下三種猜想：
猜想1：并聯的燈泡越多，導線損失的電壓越大
猜想2：并聯的燈泡越多，電池兩端輸出的電壓越小
猜想3：并聯的燈泡越多，干路中的電流越小
①根據所學知識，可以判斷猜想3是錯誤（選填：“錯誤”、“正確”）的．
②為了驗證其他猜想，他們設計了如圖丙所示的電路進行實驗（注：電壓表V₁并聯在電池組兩端）．現有四個阻值相同的電阻，先將其中一個電阻連接在A、B兩點間，讀出開關閉合前電壓表V₁的示數，以及開關閉合后電壓表V₁、V₂的示數．然后分別將兩個電阻、三個電阻、四個電阻并聯在A、B兩點間，進行多次實驗．記錄的實驗數據如表所示．

電阻只數	電壓表V1示數 U1/V		電壓表V2示數U2/V
	開關斷開	開關閉合
1	6.00	5.85	5.84
2	6.00	5.71	5.69
3	6.00	5.58	5.55
4	6.00	5.45	5.41

根據表中數據回答：猜想1是正確（選填：“錯誤”或“正確”）的．
分析可知，電池輸出的實際電壓和電路中電流有關．電路中電流越大，電池兩端輸出的實際電壓越小．
“兩個小燈泡并聯的電路中再并聯一個小燈泡，原來的兩個小燈泡都變暗了”．想一想，導致原來兩個燈泡實際電壓變小的主要因素是導線的電阻和電池本身的內阻及電路中電流大�。�判斷的依據是串聯電路電壓的規(guī)律和歐姆定律．

Answer 1

分析 （1）①根據小燈泡的額定電壓為2.5V，可知電壓表的量程應選擇0～3V．
②根據串聯電路電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值．
③根據電流表的量程和分度值確定電流表的示數；根據P=UI求出燈泡的額定功率．
④導線接在電流表兩端，會造成電流表短路，根據燈泡的亮暗可以判斷電路故障；
（2）①根據電阻的串聯、并聯規(guī)律，由歐姆定律判斷；
②損失的電壓等于閉合開關時V₁的示數減去V₂的示數，根據表中數據分析得出結論；
電池兩端輸出的實際電壓即電壓表V₂的示數，由4次實驗電路中總電流的變化，結合表中數據分析；
根據串聯電路電壓的規(guī)律，U_燈=U-U_線，結合歐姆定律分析作答．

解答 解：（1）①標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為3V），故電壓表選用小量程與燈并聯，原電路電流表選用大量程了不合理，改正后如下所示：

②改正電路后，移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大．閉合開關，此時電壓表示數為U_表=1V，即燈的電壓為1V，電流表示數為0.2A，根據串聯電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U_表=3V-1V=2V，
根據串聯電路電流的規(guī)律，通過變阻器的電流I_滑=0.2A，由歐姆定律，則滑動變阻器的最大阻值為：
R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}=\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
③移動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2.5V，此時電流表示數如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，其值為0.26AA，小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
④當導線接在電流表的兩端時，就能排除電流表的故障，小燈泡不亮，說明是小燈泡的故障，小燈被燒壞而斷路．
（2）①由表中數據可知，設上表中電阻只數為1、2、3、4時的電阻為R₁、R₂、R₃、R₄，根據電阻的并聯規(guī)律，并聯的電阻小于其中任一個電阻，R₁＞R₂＞R₃＞R₄，設導線自身的電阻為r，根據電阻串聯，4次實驗的總電阻逐漸減小，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，電路中的電流逐漸大，并聯的燈泡越多，干路中的電流越大，故猜想3是錯誤的；
②由表中數據可知，當分別將一個電阻、二個電阻并聯、三個電阻并聯、四個電阻并聯接入AB間時，損失的電壓等于閉合開關時V₁的示數減去V₂的示數，U_損=U₁-U₂，導線上損失的電壓分別為0.01V、0.02V、0.03V、0.04V，損失的電壓逐漸增大，故并聯的燈泡越多，導線損失的電壓越大，猜想1是正確的；
由上分析可知，4次實驗的總電阻逐漸減小，由歐姆定律，電路中的電流逐漸大，電源輸出的電壓（分別為5.84V、5.69V、5.55V、5.41V）逐漸變小，故電池輸出的實際電壓和電路中電流有關，電路中電流越大，電池兩端輸出的實際電壓越��；
在圖丙中，開關斷開與閉合時，電壓表V₁示數之差即為電源內阻的電壓，
根據串聯電路電壓的規(guī)律，U_燈=U-U_線-U_內阻，由上分析可知，導致原來兩個燈泡實際電壓變小是因為導線上分得的電壓和電池內阻的電壓，根據U=IR，決定導線上電壓的大小的因素是導線的電阻和電池內阻大小及電路中電流大�。�
故答案為：（1）①如上所示；②10；③0.26；0.65；④小燈泡斷路；
（2）①錯誤；②正確；�。粚Ь�的電阻和電池內阻的大小及電路中電流大��；串聯電路電壓的規(guī)律和歐姆定律．

點評 本題測量小燈泡的額定功率，考查電路的連接、電阻的計算、電表讀數、額定功率的計算和故障分析，同時對功率增大時，導線上分得的電壓變化對用電器功率的因素作了討論，關鍵是熟練運用串聯電路的規(guī)律及電阻的并聯規(guī)律及歐姆定律，從表中獲取相關的信息靈活解決問題．