Question

6．小明做測“小燈泡電功率”實驗時，所用器材有：電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)和導(dǎo)線．

（1）如圖甲所示是小明沒有連接完整的實物電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，幫小明將實物電路連接完整；
（2）小明連好電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，無論如何移動滑動變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，則原因可能是將變阻器的下面兩個接線柱連入了電路．
（3）小明調(diào)整電路后閉合開關(guān)，移動滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，要沒得最小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右（選填“左”或“右”）端滑動．
（4）小明通過移動滑片P，分別記下了多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U-I圖象，根據(jù)圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W，由圖發(fā)現(xiàn)其不是直線，原因可能是燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個定值．
（5）實驗結(jié)束后，小明僅將小燈泡換成定值電阻，來探究電流與電阻的關(guān)系，小明想要完成四組實驗，準(zhǔn)備好的定值電阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
（6）將電路連接正確后，閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，此時電流表的示數(shù)如圖丙所示，則定值電阻的阻值為5Ω．
（7）斷開開關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)將變大（選填“變大”或“變小”）；為完成此四組實驗，滑動變阻器的最大電阻應(yīng)不小于40Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓為2.5V確定電壓表選用的量程與燈并聯(lián)，由圖乙確定電流表選的小量程與燈串聯(lián)；
（2）小明連好電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，電路為通路，且電路中電流較小，說明電路的電阻較大，無論如何移動滑動變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，據(jù)此分析；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分壓原理確滑片移動的方向；
（4）由圖乙所示的U-I圖象找現(xiàn)額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求小燈泡的額定功率；
根據(jù)燈的電阻隨溫度的變化而變化分析；
（6）根據(jù)圖丙所示電流表選用的量程讀數(shù)，由歐姆定律的變形公式求定值電阻的阻值；
（7）根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求變阻器分得的電壓，由分壓原理求變阻器連入電路中的電阻確定滑動變阻器的最大電阻應(yīng)不小于多少．

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，由圖乙知，電流表選用小量程與燈串聯(lián)，如下所示：

（2）小明連好電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，電路為通路，且電路中電流較小，說明電路的電阻較大，無論如何移動滑動變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，則變阻器失去了變阻的作用，則原因可能是：將變阻器的下面兩個接線柱連入了電路．
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為2.2V，小于燈的額定電壓2.5V，應(yīng)增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向右移動，直到電壓表示數(shù)為額定電壓；
（4）小明通過移動滑片P，分別記下了多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U-I圖象，由圖可知，燈的額定電壓下的電流為0.2A，可計算出小燈泡的額定功率是：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
因燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個定值，根據(jù)U=IR，電流隨電壓的變化關(guān)系不是正比例關(guān)系，故其不是直線；
（6）將電路連接正確后，閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，此時電流表的示數(shù)如圖丙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，由歐姆定律的變形公式，則定值電阻的阻值為：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.0V}{0.4A}$=5Ω；
（7）斷開開關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動，閉合開關(guān)，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)將 變大；
電源電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{4V}{2V}$=2倍，當(dāng)20Ω的電阻接入電路中時，由分壓原理，變阻器連入電路 中的電阻：
R_滑=2×20Ω=40Ω，即為完成此四組實驗，滑動變阻器的最大電阻應(yīng)不小于40Ω．
故答案為：（1）如上所示；（2）將變阻器的下面兩個接線柱連入了電路；（3）右；（4）0.5；燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個定值；（6）5；（7）變大；40．

點評 本題測小燈泡電功率，考查電路的連接、反�，F(xiàn)象的分析、操作過程、額定功率的計算、影響電阻的因素、控制變量法及歐姆定律的運用、變化電路的分析和對器材的要求．