Question

【題目】在“測小燈泡電功率”的實驗中，實驗室有以下器材：電源（電壓恒為4.5V）、標有2.5V的小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器“20Ω1A”、開關各一個，定值電阻三個（10Ω、20Ω、30Ω）、導線若干。

（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲中電路連接完整。要求：滑動變阻器滑片向左移動時小燈泡亮度變亮。 __

（2）電路連接好后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片進行多次實驗，并將其中三次數據記錄在表格中，根據數據求出小燈泡的額定功率為_______W。

（3）上述實驗結束后，小華同學想進一步“探究電流與電阻的關系”，他將小燈泡取下后，按圖乙電路在R的位置依次換成已有的定值電阻（10Ω、20Ω、30Ω）先后接入電路，為保證每次都能將接入的定值電阻兩端電壓調為2.5V，應在電路中再串聯一個阻值范圍為_______Ω至_______Ω的電阻Rˊ。

Answer 1

【答案】 0.6 4 8

【解析】

（1）連接電路時，要求滑動變阻器滑片向左移動時小燈泡亮度變亮，即電流變大電阻變小，則滑動變阻器左下接線柱與燈泡連接，連圖如下：

（2）當小燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V時，小燈泡的電功率為額定功率，由表可知，此時通過燈泡的電流I=0.24A，則小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；

（3）為保證每次都能將接入的定值電阻兩端電壓調為2.5V，根據串聯電路電壓的規律，滑動變阻器分得的電壓為：UR=4.5V﹣2.5V=2V，則變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的倍：

當接入30Ω的電阻時，根據串聯分壓原理，滑動變阻器連入電路中的電阻R滑1=0.8×30Ω=24Ω，而變阻器的最大電阻為20Ω，將滑動變阻器與R′視為一個整體，故R′的最小值

R′小=R滑1﹣R滑=24Ω﹣20Ω=4Ω；

當接入10Ω的定值電阻時，同理，滑動變阻器連入電路中的電阻R滑2=0.8×10Ω=8Ω，將變阻器與R′視為一個整體，當變阻器連入電路中的電阻為0時，R′=8Ω即可；

故為保證每次都能將接入的定值電阻兩端電壓調為2.5V，應在電路中再串聯一個阻值范圍為4Ω至8Ω的電阻R’。