Question

【題目】在“測量小燈泡的電功率”實驗中，可選擇的器材有：兩端電壓恒為4.5V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，電流表(0﹣0.6A，0﹣3A)，電壓表(0﹣3V，0﹣15V)，“20Ω 1A”的滑動變阻器R1和“5Ω 2A”的滑動變阻器R2，開關和導線若干，實驗步驟如下：

(1)請用筆畫線表示導線將圖甲的電路連接完整，要求滑片向右移動時小燈泡變亮。

（_______________）

(2)連接好電路，正確操作，移動滑動變阻器的滑片P，小明發現燈泡忽亮忽暗，則故障可能_____；

A．滑動變阻器滑片接觸不良 B．小燈泡短路

C．滑動變阻器短路 D．滑動變阻器斷路

(3)故障排除后，小明移動滑片P，當電壓表的示數如圖乙所示為______V，若要使電壓表的示數為額定電壓，滑動變阻器滑片應向_____(選填“左”或“右”)移動。

(4)小明根據實驗中獲得的數據繪制的小燈泡“I﹣U”圖象如圖丙所示，則小燈泡的額定電功率為____W；

小明能用小燈泡來研究電流與電壓的關系嗎?(回答并簡述其理由)_______；本實驗中小明選用的滑動變阻器是_______(選填：“R1”或“R2”)。

(5)完成上述實驗后，小明又找來5Ω、10Ω、20Ω、25Ω的電阻各一個，選擇滑動變阻器R1來完成探究“電流與電阻的關系”的實驗，電流表選擇0﹣0.6A，電壓表選擇0﹣3V，要完成這四次實驗，應控制的電壓表示數的范圍為___________V。

Answer 1

【答案】 A 2.7 左 0.75 不能用小燈泡來研究電流與電壓的關系，因為小燈泡燈絲電阻不是定值 R1 2.5~3

【解析】

(1)[1]要求滑片向右移動時小燈泡變亮則滑動變阻器下端應接右端，根據“一上一下”原則，電路連接如圖：

(2)[2]A．滑動變阻器滑片接觸不良會導致電路時通時斷，所以燈泡忽亮忽暗，符合題意；

B．小燈泡短路會導致燈泡不發光，不符合題意；

C．滑動變阻器短路會導致滑動變阻器不起作用，即移動滑片時燈泡亮度不變，不符合題意；

D．滑動變阻器是串聯在電路中的，若滑動變阻器斷路會導致整個電路斷路，燈泡不發光，不符合題意。

(3)[3]由圖乙可知，電壓表使用0~3V量程，分度值為0.1V，則其所示為2.7V；

[4]若要使電壓表的示數為燈泡的額定電壓（2.5V），即要使燈泡電壓降低，根據串聯電路電壓關系可知，則要使滑動變阻器兩端電壓升高，根據串聯電路分壓規律可知，則要將滑動變阻器電阻值調大，所以應將滑片向左端移動。

(4)[5]由圖象可知，當小燈泡電壓為2.5V時，通過燈泡電流為0.3A，則小燈泡的額定電功率為：

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

[6]由圖象可知，通過燈泡的電流與燈泡兩端電壓不成正比，說明小燈泡燈絲的電阻不是定值，而研究電流與電壓的關系應控制電阻一定，所以不能用小燈泡來研究電流與電壓的關系。

[7]小燈泡正常發光時的電阻為：

RL===8.33Ω，

當小燈泡兩端電壓為2.5V時，滑動變阻器兩端電壓為：

UP=U總-U=4.5V-2.5V=2V，

根據分壓規律，滑動變阻器阻值與燈泡阻值的關系為：

，

則小燈泡正常發光時，滑動變阻器的阻值為：

RP===6.67Ω，

所以“5Ω 2A”的滑動變阻器R2最大阻值太小，應選用“20Ω 1A”的R1。

(5)[8]電流表使用00.6A，故電路中的最大電流為0.6A，此時電路的總電阻最小（此時接入5Ω的電阻），根據歐姆定律可得，電壓表示數的最大值為：

U最大=I最大R=0.6A×5Ω=3V；

當取最大的定值電阻時，對應的變阻器的最大電阻連入電路中，由歐姆定律可得，電路中的最小電流為：

I最小===0.1A，

則電壓表的最小示數：

U最小=I最小R’=0.1A×25Ω=2.5V。

所以要完成這四次實驗，應控制的電壓表示數的范圍為2.5V~3V。