Question

5．在測定額定電壓為6V的小燈泡的電功率的實驗中，給有如下器材：電壓為9V的電源一個，電流表（0～0.6A，0～3A）、電壓表（0～3V，0～15V）、開關(guān)各一個，不同規(guī)格的滑動變阻器3個，導(dǎo)線若干，小燈泡正常發(fā)光時燈絲電阻約為15Ω．
（1）如圖所示，是未接完的實驗電路，請用筆畫線代替導(dǎo)線，添上兩根導(dǎo)線完成電路連接．
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)使變阻器的滑片P要置于B端（選填“A”或“B”）．
（3）一個小組的同學(xué)正確連接好電路，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表的示數(shù)幾乎為零，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)保持9V不變，其可能原因是燈泡斷路．
（4）排除故障后，記錄了該表中幾組數(shù)據(jù)：

序號	燈泡兩端電壓U/V	通過燈泡的電流I/A	燈泡消耗的功率P/W
1	3	0.26
2	4.5	0.32
3	6	0.4

①小燈泡的額定功率是2.4W．
②為了完成實驗小亮選擇哪種規(guī)格的滑動變阻器最恰當(dāng)C．
  A．“10Ω  1A”B．“30Ω  0.3A”C．“50Ω  1A”
（5）實驗室還有幾個定值電阻，阻值分別是“5Ω”、“10Ω”、“15Ω”、“20Ω”，小亮想探究電流和電阻的關(guān)系，他設(shè)定定值電阻兩端電壓為“6V”，他不能（“能”或“不能”）只將燈泡換成定值電阻而不改變電路連接情況就進(jìn)行實驗，為什么？電路電流大于電流表量程．

Answer 1

分析 （1）伏安法測燈泡功率，連接實物圖時電源、電流表、燈泡、滑動變阻器，開關(guān)要串聯(lián)在電路中，滑動變阻器要采用“一上一下”的接法，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（2）閉合開關(guān)前滑片應(yīng)位于最大阻值處，觀察實物圖，判斷出滑片的那邊的電阻絲解入電路，進(jìn)而判斷出最大阻值處；
（3）燈絲燒斷、電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，測量電源電壓；
（4）①由實驗數(shù)據(jù)得到燈泡額定電壓下的電流，利用公式P=UI得到燈泡額定功率；
②根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值，同時考慮電路最大電流選擇滑動變阻器；
（5）根據(jù)實驗原理與實驗器材分析答題．

解答 解：
（1）由圖知，滑動變阻器已經(jīng)選擇了左下角的接線柱，只要選擇右上角的接線柱與燈泡串聯(lián)、電壓表已經(jīng)選擇了“15”接線柱，還要選擇“-”與燈泡左側(cè)接線柱相接即可．如下圖：
；
（2）據(jù)圖能看出滑片左邊的電阻絲接入電路，故滑片處于B端時是最大值；
（3）閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路無電流；電壓表有示數(shù)，說明電路有電壓，即測量的是電源電源，故因此電路是處于開路狀，即燈泡斷路；
（4）①由實驗數(shù)據(jù)知，當(dāng)燈泡達(dá)到額定電壓U=6V時，通過的電流為I=0.4A，所以燈泡的額定功率為P=UI=6V×0.4A=2.4W；
②燈泡分壓最小時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，由表中實驗數(shù)據(jù)可知，滑動變阻器接入電路的最大阻值為：R=$\frac{{U}_{最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{U-{U}_{L最小}}{{I}_{最小}}$=$\frac{9V-3V}{0.26A}$≈23Ω；同時電路最大電流為0.4A，為保護(hù)電路安全，方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選C；
（5）探究電流與電阻的關(guān)系應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，設(shè)定定值電阻兩端電壓為“6V”，當(dāng)定值電阻阻值為5Ω時，電路電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{5Ω}$=1.2A＞0.6A，電流表采用0～0.6A量程，電路電流大于電流表量程，不能完成實驗．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）B；
（3）燈泡斷路；
（4）①2.4；②C；
（5）不能；電路電流大于電流表量程．

點評 連接實物圖中，注意電壓表、電流表的量程，接線柱、連接方式，滑動變阻器要注意接線柱選擇、滑片位置等．
實驗過程中，燈泡不亮一般有兩個原因，燈泡短路或斷路，掌握燈泡短路和斷路時電路中的變化：燈泡短路，總電阻變小，總電流變大，電流表示數(shù)變大，電壓表測導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0；燈泡斷路，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓．