Question

【題目】在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，可選擇的器材有：兩端電壓恒為4.5V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，電流表(0﹣0.6A，0﹣3A)，電壓表(0﹣3V，0﹣15V)，“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器R1和“5Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器R2，開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)請(qǐng)用筆畫(huà)線表示導(dǎo)線將圖甲的電路連接完整，要求滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮。

（_______________）

(2)連接好電路，正確操作，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，小明發(fā)現(xiàn)燈泡忽亮忽暗，則故障可能_____；

A．滑動(dòng)變阻器滑片接觸不良 B．小燈泡短路

C．滑動(dòng)變阻器短路 D．滑動(dòng)變阻器斷路

(3)故障排除后，小明移動(dòng)滑片P，當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖乙所示為______V，若要使電壓表的示數(shù)為額定電壓，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向_____(選填“左”或“右”)移動(dòng)。

(4)小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)繪制的小燈泡“I﹣U”圖象如圖丙所示，則小燈泡的額定電功率為____W；

小明能用小燈泡來(lái)研究電流與電壓的關(guān)系嗎?(回答并簡(jiǎn)述其理由)_______；本實(shí)驗(yàn)中小明選用的滑動(dòng)變阻器是_______(選填：“R1”或“R2”)。

(5)完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明又找來(lái)5Ω、10Ω、20Ω、25Ω的電阻各一個(gè)，選擇滑動(dòng)變阻器R1來(lái)完成探究“電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，電流表選擇0﹣0.6A，電壓表選擇0﹣3V，要完成這四次實(shí)驗(yàn)，應(yīng)控制的電壓表示數(shù)的范圍為___________V。

Answer 1

【答案】 A 2.7 左 0.75 不能用小燈泡來(lái)研究電流與電壓的關(guān)系，因?yàn)樾�燈泡燈絲電阻不是定值 R1 2.5~3

【解析】

(1)[1]要求滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮則滑動(dòng)變阻器下端應(yīng)接右端，根據(jù)“一上一下”原則，電路連接如圖：

(2)[2]A．滑動(dòng)變阻器滑片接觸不良會(huì)導(dǎo)致電路時(shí)通時(shí)斷，所以燈泡忽亮忽暗，符合題意；

B．小燈泡短路會(huì)導(dǎo)致燈泡不發(fā)光，不符合題意；

C．滑動(dòng)變阻器短路會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器不起作用，即移動(dòng)滑片時(shí)燈泡亮度不變，不符合題意；

D．滑動(dòng)變阻器是串聯(lián)在電路中的，若滑動(dòng)變阻器斷路會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路斷路，燈泡不發(fā)光，不符合題意。

(3)[3]由圖乙可知，電壓表使用0~3V量程，分度值為0.1V，則其所示為2.7V；

[4]若要使電壓表的示數(shù)為燈泡的額定電壓（2.5V），即要使燈泡電壓降低，根據(jù)串聯(lián)電路電壓關(guān)系可知，則要使滑動(dòng)變阻器兩端電壓升高，根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知，則要將滑動(dòng)變阻器電阻值調(diào)大，所以應(yīng)將滑片向左端移動(dòng)。

(4)[5]由圖象可知，當(dāng)小燈泡電壓為2.5V時(shí)，通過(guò)燈泡電流為0.3A，則小燈泡的額定電功率為：

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

[6]由圖象可知，通過(guò)燈泡的電流與燈泡兩端電壓不成正比，說(shuō)明小燈泡燈絲的電阻不是定值，而研究電流與電壓的關(guān)系應(yīng)控制電阻一定，所以不能用小燈泡來(lái)研究電流與電壓的關(guān)系。

[7]小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為：

RL===8.33Ω，

當(dāng)小燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：

UP=U總-U=4.5V-2.5V=2V，

根據(jù)分壓規(guī)律，滑動(dòng)變阻器阻值與燈泡阻值的關(guān)系為：

，

則小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值為：

RP===6.67Ω，

所以“5Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器R2最大阻值太小，應(yīng)選用“20Ω 1A”的R1。

(5)[8]電流表使用00.6A，故電路中的最大電流為0.6A，此時(shí)電路的總電阻最小（此時(shí)接入5Ω的電阻），根據(jù)歐姆定律可得，電壓表示數(shù)的最大值為：

U最大=I最大R=0.6A×5Ω=3V；

當(dāng)取最大的定值電阻時(shí)，對(duì)應(yīng)的變阻器的最大電阻連入電路中，由歐姆定律可得，電路中的最小電流為：

I最小===0.1A，

則電壓表的最小示數(shù)：

U最小=I最小R’=0.1A×25Ω=2.5V。

所以要完成這四次實(shí)驗(yàn)，應(yīng)控制的電壓表示數(shù)的范圍為2.5V~3V。