Question

【題目】小紅在實驗室做“燈泡亮度與電功率的關系”實驗中．如圖，電源電壓恒為4.5V，小燈泡標有“2.5V”字樣，電流表，電壓表各一個，若干定值電阻（10Ω、15Ω、25Ω、30Ω），一個滑動變阻器（20Ω 3A），開關，導線若干．

（1）如圖，紅紅所接的實驗電路存在連接錯誤，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）正確連接導線過后，閉合開關，燈泡立即發出明亮耀眼的光并很快熄滅．紅紅的操作不當之處是：___________．燈泡熄滅的同時，可觀察到電壓表示數__________（選填“變大”、“不變”或“變小”）

（3）小紅更換燈泡后，逐步移動滑片，看到如圖乙的電壓表示數，其讀數是____V，為使燈泡正常發光，應向___（選填“左”、“右”）端移動滑片P，圖丙為燈泡的U-I圖像．可知燈泡的額定功率為____W．

（4）不改變電路的情況下，無法探究電流與電壓的關系，原因是：___________．

（5）為進一步探究電流與電阻的關系，小紅將燈泡依次換成已有的定值電阻，并設定其兩端電壓恒為2.5V，將定值電阻從10Ω換成阻值為15 Ω的電阻，其余不動，閉合開關，電壓表示數將________(填“變大”或“變小”)；為控制定值電阻兩端的電壓不變，應將滑片P向______(填“左”或“右”)端滑動．要順利完成4次測量，應在電路中在串聯一個阻值為__________Ω的定值電阻．

Answer 1

【答案】 閉合開關前，滑片沒有移動到阻值最大位置 變大 2.2 右 0.5 燈泡的電阻隨溫度而改變 變大 右 4Ω

【解析】

(1)[1]電壓表應測燈泡兩端電壓，則電壓表應與燈泡并聯，錯誤的線為電壓表與滑動變阻器的連線，改為電壓表與燈泡右側相連，更改如下：

(2)[2]閉合開關，燈泡立即發出明亮耀眼的光，說明此時電路電流過大，錯誤之處為滑動變阻器未滑到最大阻值處；

[3]由于燈泡很快熄滅，說明燈泡由于電流過大，燈絲燒斷，則此時電壓表直接串聯接入電路，由于電壓表內阻非常大，則此時電壓表分壓接近電源電壓，可得電壓表示數變大；

(3)[4][5]由圖乙的電壓表所接量程為0~3V，分度值為0.1V，則讀數為2.2V；由于小燈泡額定電壓為2.5V，則根據串聯分壓定律可知，應減小滑動變阻器阻值，以減小分壓，使小燈泡兩端電壓增大為2.5V，則滑動變阻器應向右滑；

[6]由圖丙可知，當小燈泡兩端電壓為2.5V時，流過小燈泡電流為0.2A，則小燈泡額定功率為：

(4)[7]探究電流與電壓的關系需保證電阻大小不變，該實驗裝置中小燈泡的電阻受溫度的影響，當電流發生變化時，由于電阻發熱溫度改變，得出結論不準確，故不能用于探究電流與電壓的關系；

(5)[8][9]探究電流與電阻的關系，需要保證電壓不變，當電阻由10Ω換為15Ω時，由串聯分壓可知電阻兩端電壓變大，電壓表示數變大，為保證電壓不變，則滑動變阻器阻值需變大，滑片向右滑動；

[10]為保證實驗完成，則需要保證最大電阻30Ω接入時分壓能達到2.5V，由于電源電壓為4.5V，則此時除定值電阻外其他電阻分得電壓為2V，由串聯電路電壓之比等于電阻之比可求其他電阻總阻值為：

由于滑動變阻器最大阻值只有20Ω，則還需要串聯一個4Ω定值電阻即可。