Question

1．用如圖甲所示電路測量小燈泡的額定功率，小燈泡上標(biāo)有“3.8V”的字樣，額定功率約1W，滑動變阻器R₀的規(guī)格是“20Ω  1A”，電源電壓恒為6V．
①連接不完整的電路如圖甲所示，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物電路連接完整（要求導(dǎo)線不交叉，滑片向右移，燈光變亮）
②連接好電路后，為了保證電路安全，應(yīng)將滑動變阻器滑片移至A（選填“A”或“B”）端，才能閉合開關(guān)；
③電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)．接下來應(yīng)進行的操作是C
A．更換小燈泡        B．檢查電路是否斷路        C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
④當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是1.14 W
⑤小華剛準(zhǔn)備拆除電路結(jié)束實驗時，同組的小紅提出，在調(diào)節(jié)滑片要使燈正常發(fā)光過程中，電壓表的示數(shù)很難準(zhǔn)確顯示3.8V，可能因此造成一定的測量誤差．她認為可以在小華第③步實驗的基礎(chǔ)上，對電路稍作改動，能提高測量數(shù)據(jù)的精確度．請幫小紅補全測量步驟（補全步驟時必須準(zhǔn)確闡述接法和操作要點）：
a．?dāng)嚅_開關(guān)，電壓表換用“-”“3”兩接線柱并從燈泡兩端換接到滑動變阻器兩端；
b．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器至電壓表的示數(shù)為2.2V，并讀出此時電流表的示數(shù)；
c．計算出燈的額定功率．
⑥完成上述測量后，牛頓小組的同學(xué)還想測量一段電阻絲R_x的阻值，他們增加一些實驗器材分別設(shè)計了如圖丙所示的四種電路，其中不可行的是D

Answer 1

分析 ①變阻器要求一上一下連接，并注意滑片向右滑動時，燈泡變亮這一要求；
②連接好電路后，為了保證電路安全，應(yīng)將滑動變阻器滑片移至阻值的最大處；
③根據(jù)電壓表內(nèi)阻很大相當(dāng)于斷路，電流表內(nèi)阻很小，相當(dāng)于導(dǎo)線，可做出判斷；
④根據(jù)電流表的量程和分度值，讀出電流值，再根據(jù)公式P=UI計算額定功率的大�。�
⑤由于小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表必須選擇大量程，這樣造成電壓測量不精確，為了使測量誤差更小，可將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，改接小量程．據(jù)此分析；
⑥利用電壓表和電流表，結(jié)合串、并聯(lián)電路電流和電壓特點以及歐姆定律，直接或間接得出被測電阻兩端的電壓和電流，根據(jù)R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$求出電阻．

解答 解：（1））①變阻器要選擇右下方接線柱，這樣滑片向右滑動時，接入電路的電阻變小，電流變大，則燈泡變亮，如圖所示．

②連接好電路后，為了保證電路安全，應(yīng)將滑動變阻器滑片移至A端即阻值的最大處；
③電壓表內(nèi)阻很大相當(dāng)于斷路，若電壓表與電流表位置接反了，由于電壓表串聯(lián)在電路中，故電路中電流會非常小，接近于零，電壓表相當(dāng)于測電源電壓，因此，只有電壓表有示數(shù)，燈不亮．故C符合題意．
④讀圖可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.3A．
則小燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
⑤由于小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表必須選擇大量程，這樣造成電壓測量不精確，為了使測量誤差更小，可將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，改接小量程．
因為電源電壓為6V，則變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V時，此時小燈泡恰好正常好光．
因此，補充的步驟為：a．?dāng)嚅_開關(guān)，將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端（此時選擇小量程）；
b．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，并讀出此時電流表的示數(shù)；
c．計算出燈的額定功率．
⑥A、開關(guān)S閉合，據(jù)電流表可得出待測電阻的電流，據(jù)電壓表的示數(shù)能得出待測電阻的電壓，所以據(jù)R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$求出電阻．
B、兩開關(guān)都閉合，此時電壓表的示數(shù)是電源電壓U；斷開與電壓表并聯(lián)的開關(guān)，此時待測電阻與定值電阻串聯(lián)，電壓表測的是待測電阻R_x的電壓，所以據(jù)電源電壓能計算出定值電阻R₀的電壓，即可計算出此時的電流；由于串聯(lián)電路中電流處處相等，所以據(jù)此能計算出R_x的電阻．
C、閉合開關(guān)，定值電阻和待測電阻并聯(lián)，所以讀出此時電流表的示數(shù)I；斷開開關(guān)，讀電流表的示數(shù)I_x，則定值電阻中的電流為I-I_x，計算出定值電阻R₀兩端的電壓U，可知待測電阻的電壓為U，根據(jù)歐姆定律計算出待測電阻的阻值．
D、電壓表分別接1、2時，會造成電壓表的正負接線柱接反，不能測出每個電壓值，該選項無法計算出待測電阻，故該選項符合題意．
故答案為：
①見上圖；②A；③C；④1.14；⑤a．電壓表換用“-”“3”兩接線柱并從燈泡兩端換接到滑動變阻器兩端；b．調(diào)節(jié)滑動變阻器至電壓表的示數(shù)為2.2V；⑥D(zhuǎn)．

點評 （1）了解探究并聯(lián)電路電流特點實驗的連接，探究的過程與結(jié)論的得出，屬本實驗常考的內(nèi)容；
（2）本題考查了測量小燈泡電功率的實驗中，實物圖的連接、電流表的讀數(shù)、電功率的計算、實驗的改進與分析等，綜合性強，有一定新意．