Question

【題目】“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源為兩節新干電池，電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時燈絲電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的最大阻值20Ω．
（1）請用筆畫線代替導線在圖甲中完成實物電路的連接（要求滑片向B滑動時，接入電路阻值減小，且導線不能交叉）．
（2）實驗時，某個小組同學剛閉合開關就發現小燈泡亮度很亮然后馬上熄滅了，老師指出了同學們操作時的錯誤是 ， 同時提醒同學們注意觀察此時電表的示數，發現電流表無示數，電壓表（選填“有示數”，“無示數”）．
（3）斷開開關，更換了相同規格的小燈泡后重新按照正確的操作進行實驗．移動滑片，當燈正常發光時，電流表示數如圖乙所示，小燈泡的額定電流為A，小燈泡的額定功率是W，小燈泡正常發光的電阻是Ω．
（4）小華打算增加一個阻值為10Ω的定值電阻R0 ， 只利用一只電壓表，通過圖中操作（開關S接“a”“b”各一次）來測量小燈泡的額定功率．圖丙、丁是她設計的兩種不同方案的電路圖，則以下判斷正確的是 ． A．兩種方案都能 B．兩種方案都不能
C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能
（5）小華還想探究“在電壓一定的情況下，電流與電阻的關系”，于是將甲圖中的小燈泡換成四個阻值分別為10Ω，8Ω，6Ω和4Ω的定值電阻，其余連接均不改變．在實驗過程中，將4個定值電阻依次接入電路，調節滑動變阻器使定值電阻兩端的電壓保持某個值U0不變，為了能夠順利得到4組I、R數據，完成實驗，該電壓U0的取位大小應滿足：；完成實驗后，小華分析數據得到：在電壓一定的情況下，的結論．
（6）完成實驗后，小華想用原電路測某一定值電阻Rx的阻值，他用該電阻替換燈泡后，發現電壓表損壞了，便將其拆除．若滑動變阻器的最大阻值用R0表示，你在不改變其他元件連接的方式下，幫他完成實驗：（幾次實驗后，電池電壓稍有下降） 實驗步驟：A．；
B．；
表達式：（用所測物理量符號表示）．

Answer 1

【答案】
（1）如圖所示：

（2）連接電路時，開關沒有斷開；未將滑片P移至最大阻值處；有示數
（3）0.2；0.5；12.5
（4）D；
（5）1V≤U0≤2.4V；電流與電阻成反比
（6）閉合開關，使滑動變阻器連入電路的阻值最小（為零），記下電流表的示數I1；；將滑動變阻器連入電路的阻值最大，記下電流表示數I2；Rx= R0
【解析】解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示： ；（2）實驗時，某個小組同學剛閉合開關就發現小燈泡亮度很亮然后馬上熄滅了，原來電路是連通的，后來燈被燒壞了，錯誤是：連接電路時，開關沒有斷開且未將滑片P移至最大阻值處；此時電壓表串聯在電路中，電流表無示數，電壓表與電源連通，有示數．（3）移動滑片，當燈正常發光時，電流表示數如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，小燈泡的額定電流為0.2A，小燈泡的額定功率是：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W，小燈泡正常發光的電阻：R= =12.5Ω．（4）在丁圖中，S打到b，電壓表測燈的電壓，移動滑片使燈的電壓為UL=2.5V，燈正常發光，保持滑片的位置不動，將S打到a，電壓表測燈與定值電阻的總電壓ULR0 ， 因電路的連接沒有改變，各電阻大小和電壓不變，根據串聯電路電壓的規律，定值電阻的電壓UR0=ULR0 ， ﹣2.5V，根據歐姆定律可求通過定值電阻的電流，根據串聯電路電流的特點即燈正常發光的電路，根據PL=ULIL可求燈的額定功率；圖丙中，S打到b，電壓表定值電阻的電壓，S打到a，電壓表測燈與定值電阻的電壓，無法判斷燈是否正常發光，故不可行；丙方案不能，丁方案能
故選 D；（5）把四個電阻串聯接入電路中，為了保護電流表，電路中的電流不能超過0.6A，故電路的最小電阻為：R小= =5Ω，電路中接入4Ω的電阻時，滑動變阻器接入電路的最小電阻為：R滑小=R小﹣4Ω=1Ω；根據串聯電路電壓的規律，當電壓表示數為U0時，變阻器分得的電壓U滑=U﹣U0=3V﹣U0 ， 根據分壓原理： = ，即 ﹣1= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，因研究電流與電阻關系時，電壓表示數為定值，①左邊為定值，右邊也為一定值，當R滑最小為
1Ω時，對應的定值電阻為4Ω，代入①得：U0=2.4V；即定值電阻兩端的最大電壓為2.4V；當定值電阻為最大10Ω時，同理，對應的變阻器有最大值R滑大=20Ω，代入①得：U0=1V，即1V≤U0≤2.4V；在電壓一定的情況下，電流與電阻成反比的結論；（6）實驗步驟：A．閉合開關，使滑動變阻器連入電路的阻值最小（為零），記下電流表的示數I1；B．將滑動變阻器連入電路的阻值最大，記下電流表示數I2 ． 因電源的電壓不變，所以，U=I1Rx=I2（Rx+R0）解得：Rx= R0 ．
所以答案是：（1）如上圖所示；（2）閉合開關前，未將滑片P移至最大阻值處；有示數；（3）0.2； 0.5； 12.5； （4）D；（5）1V≤U0≤2.4V；電流與電阻成反比；（6）A．閉合開關，使滑動變阻器連入電路的阻值最小（為零），記下電流表的示數I1；B．將滑動變阻器連入電路的阻值最大，記下電流表示數I2 ． Rx= R0 ．