Question

【題目】在“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時燈絲電阻約為10Ω，有兩個規格分別為“10 Ω.1 A”“50 Ω.2 A”的滑動變阻器，

（1）本實驗中應該選擇規格為“__________”的滑動變阻器。

（2）實驗前在檢查儀器時，發現電流表指針如圖丁所示，則接下來的操作是________；

（3）請用筆畫線代替導線，將圖甲的實物圖連接完整，要求滑動變阻器滑片P向右移動時小燈泡變亮

（__________）

（4）小薇發現電流表和電壓表的位置互換了，如果閉合開關，則___表(選填“電壓”或“電流”)的指針可能有明顯偏轉。正確連接好電路，閉合開關后，發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片P，燈泡都不亮，電壓表示數接近6 V，電流表示數幾乎為0，電路的故障可能是________。

（5）某次實驗中，當燈正常發光時，電流表示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是___W；測量后他們對測量結果進行了誤差分析，考慮電表本身對電路的影響，該電路所測小燈泡電功率_________（填偏大、偏小或不變）。

（6）某同學還想利用此電路探究電流與電壓的關系，多次測量，并繪制了通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系圖象，如圖戊所示，當電壓表的示數增大時，電流表示數也增大，電壓表與電流表的示數之比_____(選填“變大”“變小”或“不變”)，但不成正比，導致這一結果的原因是_____________。

（7）某同學還想探究電流與電阻的關系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻，并使電壓表的示數始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻，記錄各次電流表的示數，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，他更換的定值電阻的阻值不能大于___Ω。

（8）另有一只額定電流的小燈泡，請根據所提供的如下實驗器材設計實驗，測量其額定功率。

實驗器材：電源、單刀開關S1一只、單刀雙擲開關S2一只、最大阻值均為的滑動變阻器和各一只、電流表一個、導線若干。據提供的器材，電路連接如丙圖

實驗步驟：

Ⅰ。閉合開關S1，開關S2接b，調到阻值最大處，阻值調到0，記下電流表的示數；

Ⅱ。將阻值調到最大，閉合開關S1，S2接___，調節使電流表示數為0.25A；

Ⅲ。保持的阻值不變，閉合開關S，開關S2接___，讀出電流表的示數.燈泡額定功率的表達式=___(用、和步驟中測量的物理量表示)。

（9）整理器材時發現滑動變阻器的部分比部分熱，原因是_______

Answer 1

【答案】50 Ω.2 A 對電流表調零 電壓表 燈泡斷路 0.6 偏大 變大 燈絲電阻隨燈絲溫度升高而變大 25 b 見詳解

【解析】

(1)[1]小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，由歐姆定律，燈的額定電流約為：

根據串聯電路電壓的規律和歐姆定律，變阻器連入電路中的電阻：

故應該選用“50 Ω.2 A”的變阻器；

(2)[2]使用前，電流表指針沒有指在零刻度線上，應先對電流表調零；

(3)[3]要求滑動變阻器滑片P向右移動時小燈泡變亮，即電流變大電阻變小，故變阻器右下接線柱連入電路中與燈串聯，如下所示：

(4)[4]小薇發現電流表和電壓表的位置互換了，則電壓表串聯在電路測電源電壓，如果閉合開關，電流表示數為0，電壓表的指針可能有明顯偏轉；

[5]電路正確連接后，閉合開關，移動滑片P，發觀燈泡總不亮，且電流表無示數，但電壓表示數接近6V，則故障原因可能是燈泡斷路；

(5)[6]排出故障后，通過正確操作，當燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流為0.24A，小燈泡的額定功率為：

[7]電流表測燈與電壓表的總電流，根據并聯電路電流的規律，電流表示數大于通過燈的實際電流；即電路主要是由于所測電流值偏大引起小燈泡電功率偏大的；

(6)[8][9]由圖戊可知，當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比即燈泡的電阻變大；導致這一結果的原因是燈絲電阻隨燈絲溫度升高而變大。

(7)[10]電壓表控制的電壓為2V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：

電壓表示數為變阻器分得的電壓的0.5倍，根據分壓原理，當滑動變阻器的最大阻值為50Ω連入電路時，對應的定值電阻最大值為：

故為了完成整個實驗，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω；

(8)[11][12][13]實驗步驟：

Ⅰ閉合開關S1，開關S2接b，調到阻值最大處，阻值調到0，記下電流表的示數；

Ⅱ將阻值調到最大，閉合開關S1，S2接，調節使電流表示數為

Ⅲ保持的阻值不變，閉合開關S1，開關S2接b，讀出電流表的示數；

在Ⅰ中，為的簡單電路，電流表測電路中的電流，由歐姆定律，電源電壓：

①

在Ⅱ中，與燈串聯，燈正常發光；

在Ⅲ中，與串聯，根據串聯電路的規律及歐姆定律，變阻器連入電路中的電阻：

在Ⅱ中，根據串聯電路電壓的規律，燈的額定電壓為：

②

故燈的額定功率：

③

將①代入③得：

(9)[14]滑動變阻器部分接入電路有電流通過由于電流熱效應發熱，未接入電路，沒有電流通過，因此不發熱；