Question

16．在測2.5V小燈泡（電阻大約為10Ω左右）額定功率的實驗時，小明連接了如圖甲所示的電路，其中電源電壓為6V．
（1）請用筆畫線將圖甲中的電路連接完整．

（2）在連接電路時，有甲“10Ω 1A”和乙“20Ω 1A”兩個滑動變阻器可供選擇，則應該選擇變阻器乙（填“甲”或“乙”）連入電路，才能保證實驗順利進行．
（3）小明合理地連接好電路，閉合開關，無論怎樣調節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮．小明分析了產生故障的原因（電流表、電壓表均無故障）．請你依據(jù)表一中電流表、電壓表示數(shù)出現(xiàn)的幾種情況，幫小明判斷故障原因，并將其填寫在表一對應的空格里．
表一

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為0	示數(shù)為0
示數(shù)為0	示數(shù)不為0

（4）排除故障后，小明調節(jié)變阻器滑片的位置，使小燈泡兩端電壓分別為2V、2.5V、2.8V，依次測出通過小燈泡的電流，并觀察發(fā)光情況，記錄在表二中．當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示為0.3A，此時小燈泡電阻是8.33Ω（計算結果保留兩位小數(shù)）．小燈泡的額定功率是0.75W．
表二：

U/V	I/A	R/Ω	P/W	燈泡亮度
2	0.25	8	0.5	暗
2.5				亮
2.8	0.32	9	0.896	很亮

（5）將圖甲中的小燈泡更換成定值電阻，且電路連接完好，還可以完成的實驗是B
A．探究電流的磁場強弱與電流大小的關系   B．探究電流與電壓的關系
C．探究電流產生的熱量與電阻的關系   D．探究電流與電阻的關系．

Answer 1

分析 （1）為了保護電路，連接電路時，開關必須斷開；根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出此時通過燈泡的電流確定電流表的量程且與滑動變阻器串聯(lián)，并注意電表正負接線柱的連接，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．
（2）當燈泡正常工作時，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，據(jù)此選擇滑動變阻器．
（3）燈泡不亮可能是電路斷路或燈泡短路：如果燈泡斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓；如果燈泡以外的電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表也無法測電壓，電壓表示數(shù)為0；如果燈泡短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表測導線電壓，示數(shù)為0．
（4）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出燈泡正常發(fā)光時的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時小燈泡電阻，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率．
（5）已知電阻值，電路可測電阻兩端的電壓，流過電阻的電流，據(jù)此判斷可完成哪個實驗．

解答 解：（1）在連接電路時，為防止連接最后一根導線時，電路中電流過大燒壞電路元件，所以開關應斷開；
燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；燈泡的額定電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與滑動變阻器串聯(lián)；注意電流從正接線柱流入負接線柱流出；滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．如圖所示：
 
（2）燈泡正常工作時，滑動變阻器兩端的電壓U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器接入電路的電阻R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
故滑動變阻器應選乙（20Ω 1A）．
（3）①燈泡燈絲斷了，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，示數(shù)不為0，
②燈泡短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表測導線電壓，示數(shù)為0，
③滑動變阻器開路，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表無法測電壓，示數(shù)為0．

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為0	示數(shù)為0	燈泡短路
示數(shù)為0	示數(shù)不為0	燈泡斷路

（4）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以燈泡正常工作時的電流為0.3A；
此時小燈泡電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.33Ω；
小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）把小燈泡換成定值電阻后，電阻阻值R，已知，由電壓表可測出電阻兩端的電壓U，電流表可測流過電阻的電流，因此利用該電路可完成“探究電流與電壓的關系”關系實驗．故選B；
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）乙；
（3）如表格所示；
（4）0.3；8.33；0.75；
（5）B．

點評 本題考查了電壓表和電流表量程的選擇與連接、滑動變阻器的連接、電路故障的判斷、歐姆定律和電功率公式的簡單應用，涉及的知識點較多，綜合性強，給解題帶來了困難．