Question

9．小華要測量額定電壓為3.8V的小燈泡的電阻，圖甲是他連線的部分電路，其中滑動變器規(guī)格為“30Ω 1A”．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲電路連接完整，使滑動變阻器連入的阻值最大．

（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)．則電路故障的原因是燈泡短路．此時電流表的示數(shù)為0.2A，可知電源電壓為6V．
（3）小華排除故障，并正確連接電路后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為2.1V時，電流表的示數(shù)如乙所示，則此時小燈泡的電阻為7Ω，若讓小燈泡正常發(fā)光，滑片應(yīng)向右（選填“左“或”右“）移動．
（4）實驗結(jié)束后，小峰也用相同的器材測量該小燈泡的額定功率．實驗中，他調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)為2.2 V時，小燈泡正常發(fā)光．則小峰是將電壓表并聯(lián)在圖丙中的bc（選填“ab”、”bc“或”ac”）之間．若此時電流表示數(shù)為0.4A，則該小燈泡的額定功率為1.52W．
（5 ）小峰想用此電路探究“導(dǎo)體中電流與電壓的關(guān)系”，則他不能（選填“能”或“不能”）得出正確結(jié)論．

（6 ）同學(xué)們完成實驗后，老師又連接了圖丁所示的電路，讓同學(xué)們用它測量小燈泡的額定功率（已知小燈泡的額定電流為I_額、電源電壓為U，R為電阻箱，可以直接讀出它的阻值）．請將實驗過程補充完整．
①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表示數(shù)為I_額，并記下此時電阻箱的阻值為R；
②小燈泡額定功率的表達式為P_額=I_額（U-I_額R）（用符號表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，燈泡、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，連線時，注意滑動變阻器的接法，注意電壓表正負接線柱不要接反；
（2）燈泡不亮，可能是燈泡斷路或燈泡短路或燈泡之外電路存在斷路；電壓表無示數(shù)，可能是燈泡短路，或電壓表并聯(lián)電路之外存在斷路，或者是電壓表斷路；電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路；綜合分析可知，電路故障是燈泡短路．
已知燈泡短路．電路中只有滑動變阻器，根據(jù)電流表的讀數(shù)，由I=$\frac{U}{R}$求得電源電壓．
（3）根據(jù)乙圖可知電流表的量程，再結(jié)合分度值讀出電表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點可知滑片的移動方向；
（4）根據(jù)串聯(lián)分壓的特點可知電壓表接在滑動變阻器兩端，利用P=UI可求得該小燈泡的額定功率．
（5）探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系時，要控制電阻阻值保持不變，而燈泡電阻不是定值，隨溫度的變化而變化，據(jù)此分析答題．
（6）測燈泡功率需要測出燈泡額定電流對應(yīng)的額定電壓，根據(jù)實驗原理與實驗步驟分析答題．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是3.8V，則電壓表選15V量程，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接入電路，由于滑片在最左端，且已經(jīng)連接了B接線柱，為使阻值最大，應(yīng)將滑動變阻器右下接線柱與電源正極連接，
電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示；

（2）閉合開關(guān)后，燈泡不亮，可能是燈泡斷路或燈泡短路或燈泡之外電路存在斷路；
此時電壓表無示數(shù)，可能是燈泡短路，或電壓表并聯(lián)電路之外存在斷路，或者是電壓表斷路；
電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路；
所以其故障是燈泡短路．
已知燈泡短路．電路中只有滑動變阻器，在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的阻值在最大處，又知道I=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電源電壓U=IR_滑最大=0.2A×30Ω=6V；
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，通過燈泡的電流I_實=0.3A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時燈泡的電阻R=$\frac{{U}_{實}}{{I}_{實}}$=$\frac{2.1V}{0.3A}$=7Ω；
已知額定電壓為3.8V的小燈泡，此時電壓表示數(shù)為2.1V，若讓小燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點可知要增大燈泡兩端電壓，則減小滑動變阻器兩端電壓，即將滑片向右移動，
（4）當發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)為2.2 V時，小燈泡正常發(fā)光．說明電壓表測量的是滑動變阻器兩端電壓，即小峰是將電壓表并聯(lián)在圖丙中的bc之間；
已知此時電流表示數(shù)為I_額=0.4A，則該小燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=3.8V×0.4A=1.52W；
（5）由于燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不是定值，不能用小燈泡代替定值電阻R，所以不能探究“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”實驗而得出結(jié)論；
（6）實驗過程如下：
①知小燈泡的額定電流為I_額，則閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表示數(shù)為I_額，并記下此時電阻箱的阻值為R；由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻箱兩端電壓U_R=I_額R，
則小燈泡兩端電壓U_L=U-U_R=U-I_額R，
②串聯(lián)電路中電流處處相等，則小燈泡額定功率的表達式為P_額=U_LI_額=（U-I_額R）I_額，
故答案為：（1）見上圖；
（2）燈泡短路；6；
（3）7；右；
（4）bc；1.52；
（5）不能；
（6）①I_額；②I_額（U-I_額R）．

點評 本題考查了連接實物電路圖、滑動變阻器調(diào)節(jié)、電表讀數(shù)、求燈泡額定功率、完善實驗步驟等問題，對電表讀數(shù)時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．