Question

14．在本學(xué)期學(xué)習(xí)電學(xué)知識過程中，小明利用如圖a所示的電路圖，做了多個實驗，電阻R₀可選用阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω的定值電阻．

（1）在做“探究電流與電阻的關(guān)系”的實驗時，小明先把10Ω的電阻連入電路，閉合開關(guān)，把電流表的讀數(shù)填在表1中，然后把10Ω電阻分別換成20Ω、30Ω電阻，將相應(yīng)的電流值記錄到表1中．分析表1中數(shù)據(jù)可知，小明實驗過程中存在的錯誤之處在于：沒有保持定值電阻兩端電壓不變．
表1                                        表2

實驗序號	電阻R0/Ω	電流I/A		實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A
1	10	0.3		1	2.5	0.13
2	20	0.2		2	4.0	0.20
3	30	0.5		3	5.5	0.27

（2）在做“伏安法”測電阻的實驗時，小明根據(jù)電路圖a連接的電路如圖b所示，并測得實驗數(shù)據(jù)如表2所示．圖中尚有兩根導(dǎo)線未連接，請用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接（要求滑動變阻器連入電路中的阻值最大），由表2數(shù)據(jù)可以判斷，小明同學(xué)選用的定值電阻的阻值為20Ω．
（3）在做“測量小燈泡額定功率”的實驗時，小明用額定電壓為“2.5V”的小燈泡代替電路圖a中的電阻R₀，連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是電流表損壞了，老師建議小明利用現(xiàn)有器材中的電源、滑動變阻器R、開關(guān)、額定電壓為“2.5V'’的小燈泡L、阻值為10Ω的定值電阻R₀、電壓表V₁、導(dǎo)線若干，加上老師另外再提供的一個電壓表V₂（注意：兩個電壓表，沒有電流表），去重新設(shè)計電路完成實驗．小明經(jīng)過認(rèn)真思考后設(shè)計了正確的實驗電路（如圖c所示），閉合開關(guān)后，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表V₁的示數(shù)為2.5V，此時電壓表V₂的示數(shù)如圖d所示，則可以測得小燈泡的額定功率為0.6W．

（4）小明在課后對第 （3）題中“測量小燈泡額定功率”的方法進行了總結(jié)和反思，還進一步設(shè)計出了“兩個電流表，沒有電壓表”解決這個問題的方法，所用到的器材有：電源、滑動變阻器R、開關(guān)、額定電壓為“2.5V”的小燈泡L，阻值為10Ω的定值電阻R₀、電流表A₁、電流表A₂、導(dǎo)線若干，請你在圖e方框中畫出相應(yīng)的電路圖并簡述相關(guān)實驗步驟：①按照上圖連接電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表A₂的示數(shù)為0.25A；
②讀出此時電流表A₁的示數(shù)I₁；
③根據(jù)P=UI₁求出燈泡的額定功率．．

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻的關(guān)系時，需保持定值電阻兩端電壓不變，因此把10Ω的電阻分別換成20Ω和30Ω的電阻時，需保持定值電阻兩端電壓不變；
（2）在連接滑動變阻器時，應(yīng)選擇下端的其中一個接線柱，并使滑片遠(yuǎn)離接線柱，此時阻值最大；利用表中數(shù)據(jù)，通過歐姆定律的變形公式可計算電阻的大��；
（3）要測量燈泡的額定功率，必須使燈泡兩端電壓為2.5V；根據(jù)定值電阻兩端的電壓和電阻求出電路中的電流，再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）要測量小燈泡的額定功率，必須使燈泡兩端電壓為額定電壓，根據(jù)并聯(lián)電壓相等和利用歐姆定律計算電流，最后再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）探究電流與電阻的關(guān)系時，需保持定值電阻兩端電壓不變，因此把10Ω的電阻分別換成20Ω和30Ω的電阻時，需保持定值電阻兩端電壓不變；而小明沒有保持定值電阻兩端電壓不變；
（2）由圖2可知，為了使滑動變阻器接入電路的阻值最大，應(yīng)將其A接線柱與定值電阻相連，如圖所示；

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，其電阻大小R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω；
（3）為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使燈泡兩端電壓為2.5V；
電壓表V₂的量程為0～3V，分度值為0.1V，讀數(shù)為2.4V，
電路中的電流I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.4V}{10Ω}$=0.24A，
小燈泡的額定功率P=U₁I=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）沒有電壓表，使小燈泡和定值電阻并聯(lián)，設(shè)計電路圖如下：

小燈泡和定值電阻并聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時其兩端的電壓為2.5V，則定值電阻中的電流I₂=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
實驗步驟：①按照上圖連接電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表A₂的示數(shù)為0.25A；
②讀出此時電流表A₁的示數(shù)I₁；
③根據(jù)P=UI₁求出燈泡的額定功率．
故答案為：（1）沒有保持定值電阻兩端電壓不變；（2）如上圖；20；（3）2.5；0.6；（4）如上圖；①按照上圖連接電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表A₂的示數(shù)為0.25A；
②讀出此時電流表A₁的示數(shù)I₁；
③根據(jù)P=UI₁求出燈泡的額定功率．

點評 此題主要考查學(xué)生對于伏安法測電功率實驗的理解和掌握，關(guān)鍵是單只電表與定值電阻如何測量待測量．屬于難題．