Question

6．小明同學(xué)利用電壓表和電流表“測量小燈泡的電阻值”（已知小燈泡的額定電壓為2.5V，滑動變阻器的規(guī)格是“1A，30Ω”），電源電壓恒為3V，實驗電路圖如圖1所示：

（1）在連接電路前，開關(guān)應(yīng)斷開；連接電路后，滑片P應(yīng)移到最右（填“左”或“右”）端再閉合開關(guān)；實驗中，當滑片P移到某一位置時，電流表A和電壓表V示數(shù)如圖2所示，則此時小燈泡的阻值為9Ω．
（2）小明在實驗時，小燈泡突然熄滅，檢查發(fā)現(xiàn)電流的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，請你幫小明分析電路的故障可能是：小燈泡斷路；
（3）若小紅同學(xué)想用已連好的電路“測小燈泡的額定電功率”，請你幫他把主要的實驗步驟補充完整：
①移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V時，讀出電流表的示數(shù)；
②利用原理：P=UI計算出小燈泡的額定電功率．
（4）同組的小剛找來了幾個定值電阻替代小燈泡，想探究“電流與電阻的關(guān)系”，此實驗要用
控制變量方法，所以他移動滑動變阻器使電壓表始終為1.5V，那么他使用的定值電阻最大就不能超過30Ω．

Answer 1

分析 （1）開關(guān)閉合前，滑片P應(yīng)移到最大值處；根據(jù)圖2讀出電壓表和電流表示數(shù)，由R=$\frac{U}{I}$計算此時燈泡的電阻；
（2）小燈泡突然熄滅，電流表沒有示數(shù)，電路斷路了，電壓表有示數(shù)，可能與之并聯(lián)的電路部分發(fā)生斷路；
（3）測量小燈泡的額定電功率，應(yīng)使燈泡電壓達到額定電壓，讀出此時電流表示數(shù)，根據(jù)電功率計算公式計算即可；
（4）探究“電流與電阻的關(guān)系”時，要控制不同定值電阻的電壓保持不變；由題目條件可知變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理求定值電阻的最大值．

解答 解：
（1）為了保護電路安全，開關(guān)閉合前，滑片P應(yīng)移到最大值右端；
電壓表測燈泡兩端電壓，由于燈泡的額定電壓2.5V，所以電壓表應(yīng)使用0-3V量程，分度值0.1V，由2圖可知其示數(shù)為1.8V；電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示數(shù)為0.2A；
此時小燈泡的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.2A}$=9Ω；
（2）小燈泡突然熄滅，由電流表無示數(shù)可知電路斷路，但電壓表有示數(shù)說明電壓表與電源相連部分正常，可能是燈泡斷路了；
（3）要測小燈泡的額定電功率，應(yīng)使燈泡電壓達到額定電壓，即調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V，讀出此時電流表示數(shù)，根據(jù)P=UI計算燈泡的額定功率；
（4）探究“電流與電阻的關(guān)系”時，要控制不同定值電阻的電壓保持不變，要用到控制變量法；
移動滑動變阻器使電壓表始終為1.5V，則根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知：
滑動變阻器分去的電壓為3V-1.5V=1.5V；
根據(jù)分壓原理可得：$\frac{{R}_{定}}{{R}_{變}}$=$\frac{{U}_{定}}{{U}_{變}}$=$\frac{1.5V}{1.5V}$=$\frac{1}{1}$，因變阻器連入電路的最大阻值為30Ω，所以，定值電阻的最大阻值R_定=R_變=30Ω．
故答案為：（1）右；9；（2）小燈泡斷路；（3）2.5；P=UI；（4）控制變量；30．

點評 本題將考查“小燈泡的電阻值”與“探究電流與電阻的關(guān)系”兩個實驗，涉及測量原理、電路的連接、故障的分析與判斷、控制變量法、器材的選定等知識，綜合性較強．