Question

2．在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻大約為10Ω，有兩個(gè)規(guī)格分別為“10Ω  l A”、“50Ω  2A”的滑動(dòng)變阻器，電源電壓為6V．

（1）本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇規(guī)格為50Ω2A的滑動(dòng)變阻器；圖中已有部分電路連好，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整．
（2）某同學(xué)閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡的亮度很暗且不變，可能的原因是將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路中了．
（3）排除故障后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，進(jìn)行了多次測(cè)量，其中小燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示為0.24A，小燈泡的額定功率為0.6w，實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的是：比較小燈泡在不同電壓下的電功率，得出具有普遍性的結(jié)論．
（4）完成實(shí)驗(yàn)后，該組同學(xué)又找來(lái)了幾個(gè)不同阻值的電阻代替小燈泡繼續(xù)“探究電壓相同時(shí)，電流與電阻的關(guān)系”，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表．

次數(shù)	1	2	3	4
電阻/Ω	5	10	15	20
電流/I	0.6	0.3	0.2	0.15

該組同學(xué)做完第2次實(shí)驗(yàn)后，用15Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān)后，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向B（填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為3 V，完成第三次實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈正常工作時(shí)的電壓求出變阻器的電壓，由歐姆定律求出燈正常工作時(shí)的電流大小，得出變阻器的最小阻值，確定變阻的規(guī)格；根據(jù)燈的電壓確定電壓表量程，將電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈正常工作時(shí)的電流確定電流表量程并與燈泡串聯(lián)；
（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡的亮度很暗，說(shuō)明電路為通路，且電路中的電流很小；亮度不變，說(shuō)明電路中電流大小不隨滑片的移動(dòng)而改變，變阻器失去了變阻 的作用，所以可能的原因是：將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路中了；
（3）根據(jù)圖乙讀出電流表的示數(shù)，由P_額=U_額I_額計(jì)算燈的額定功率值；實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的是為了得出具有普遍性的結(jié)論；
（4）先求出定值電阻的電壓，根據(jù)分壓原理確定滑片子動(dòng)的方向．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用0-3V量程，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω，電流I=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表選用0-0.6A量程；燈正常發(fā)光時(shí)，變阻器應(yīng)分得的電壓U滑=6V-2.5V=3.5V，所以變阻器的阻值至少為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，所以應(yīng)選用“50Ω  2A”的滑動(dòng)變阻器；測(cè)燈泡功率實(shí)驗(yàn)中，電源、電流表、燈泡、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖的連接如下圖所示；

（2）經(jīng)分析，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)燈泡的亮度很暗且不變，可能的原因是：將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路中了；
（3）當(dāng)燈泡電壓達(dá)到額定電壓時(shí)正常發(fā)光，電流表使用0-0.6A量程，分度值為0.02A，由乙圖，其正常發(fā)光時(shí)的電流為0.24A，所以燈泡的額定功率
P_額=U_額I_額=2.5V×0.24A=0.6W；實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的是：為了避免偶然性，比較燈泡在不同電壓下的結(jié)論，得出具有普遍性的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
故答案為：（1）見上圖；（2）小燈泡短路；（3）B；0.6．
（4）由表中數(shù)據(jù)，電壓表的示數(shù)U=IR=0.6A×5Ω=0.3A×10Ω=…=3V．根據(jù)分壓原理，當(dāng)換上較小的電阻時(shí)，電壓表示數(shù)減小，為保持電壓不變，應(yīng)增大定值電阻的電壓，減小變阻器分得的電壓，所以變阻器連入電路中的電阻應(yīng)減小，即滑片向B端滑動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為3V；
故答案為：（1）50Ω  2A；如上圖所示；
（2）將變阻器下面兩個(gè)接線柱接入電路中；
（3）0.24； 0.6； 比較小燈泡在不同電壓下的電功率，得出具有普遍性的結(jié)論；
（4）B； 3．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及測(cè)燈的電功率及探究電流與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了器材的選擇、電路連接、故障分析、操作的過(guò)程、額定的計(jì)算和控制變量法及歸納法的運(yùn)用，綜合性強(qiáng)，有一定難度．