Question

【題目】在“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，提供的器材如圖，其中電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為10Ω。

（1）為了能夠順利完成實(shí)驗(yàn)探究，下列兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_____。

A．“10Ω2A” B．“20Ω2A”

（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實(shí)物電路連接完整。

（____）

（3）閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，若電路只有一處故障，則故障原因是_____。

（4）排除故障后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，電壓表的示數(shù)如圖，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向_____（選填“A”或“B”）端移動(dòng)。

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系圖象如圖，分析圖象可知：小燈泡的額定功率為_____W。

（6）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小華在不使用電壓表的情況下，根據(jù)繪制出的小燈泡電流與電壓關(guān)系圖象，設(shè)計(jì)出了如圖的電路，用于測(cè)定值電阻Rx的阻值，實(shí)驗(yàn)步驟如下：先閉合開關(guān)S，

①只閉合開關(guān)S1，_____，使電流表示數(shù)為I1，找出對(duì)應(yīng)的電壓值U1；

②_____，保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，記錄電流表的示數(shù)I2，則：Rx=_____（用I1、I2、U1表示）。

Answer 1

【答案】B 見解析 小燈泡短路 B 0.625～0.65 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P 斷開S1，閉合S2

【解析】

（1）由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；（2）求出燈正常發(fā)光時(shí)的電流大小，確定電流表量程；（3）閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，根據(jù)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表無示數(shù)分析電路故障；（4）燈在額定電壓下正常發(fā)光，根據(jù)圖乙電壓表小量程讀數(shù)，比較電壓表示與額定電壓大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理判斷滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)方向；（5）①由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時(shí)的電流，由P=UI計(jì)算其額定功率；②燈的亮度由燈的實(shí)際功率決定；先使燈與電流表串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為I1，根據(jù)圖丙可知燈此時(shí)兩端的電壓，根據(jù)并聯(lián)電器電壓的特點(diǎn)，也就知道了待測(cè)電阻的電壓；保持滑片位置不變，再通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換，在電路連接關(guān)系不變、各用電器的電壓不變的前提下，使電流表測(cè)出待測(cè)電阻與燈并聯(lián)的總電流I2，因通過燈的電流保持不變，根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，所以在第2次操作中，通過待測(cè)電阻的電流大小II2-I1，則根據(jù)歐姆定律待測(cè)電阻大小可求．

(1)測(cè)量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)中，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)L兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，由題知燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中電流約為：I ≈0.25A,根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn),即為通過變阻器的電流大小,變阻器應(yīng)分去的電壓U變6V2.5V3.5V，變阻器阻值至少為：R變14Ω>10Ω，所以應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為20Ω2A；(2)由(1)知，燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中電流約為0.25A，所以電流表選用小量程，連接如下圖所示：

(3)閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表無示數(shù)，若電路只有一處故障，則故障原因是燈泡短路了；(4)電壓表測(cè)量燈泡的電壓，在圖乙中電壓表量程03V，分度值0.1V，由圖知電壓表示數(shù)為2.2V，即燈泡兩端的電壓為2.2V，小于燈的額定電壓，要使燈泡兩端電壓增大到2.5V，應(yīng)減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，滑片向B端移動(dòng)；(5)①由圖象可知，當(dāng)燈泡電壓為2.5V時(shí)的電流為0.25A，所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；②實(shí)驗(yàn)中觀察到：當(dāng)小燈泡兩端的電壓低于0.5V時(shí)，通過燈的電流小于0.1A，則燈的實(shí)際功率小于0.5V×0.1A=0.05W，遠(yuǎn)小于燈的額功率，小燈泡不發(fā)光；在上面的分析基礎(chǔ)上步驟如下：1、只閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電流表為I1；2、開關(guān)S1斷開、S2閉合，保持滑片的位置不變，記錄電流表的示數(shù)I2；在1中,根據(jù)圖可知,燈的電壓為U1;在2中電流表測(cè)待測(cè)電阻與燈并聯(lián)的總電阻,且因電路的連接關(guān)系沒有改變,各用電器的電壓不變,所以通過燈的電流仍為I1,所以在2中,通過待測(cè)電阻的電流大小為I2I1,所以待測(cè)電阻Rx.

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