Question

11．在測量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，提供的電源是由三節(jié)干電池組成的電池組，小燈泡額定電壓為2.5V，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“50Ω    1A”．圖甲是設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖乙是未連接完整的實(shí)驗(yàn)電路．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整．（要求滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮）
（2）張欣同學(xué)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮．他將滑片由B端向A端移動(dòng)過程中，開始一段時(shí)間燈泡仍然不亮，兩表均無示數(shù)，但當(dāng)滑片移動(dòng)到線圈某點(diǎn)M時(shí)，燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，他立即斷開開關(guān)，查找原因，你認(rèn)為出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因是C
A．滑動(dòng)變阻器被短路
B．滑動(dòng)變阻器最大阻值太大
C．滑動(dòng)變阻器線圈在B、M間有斷路
D．滑動(dòng)變阻器線圈在A、M間有斷路
（3）解決以上問題后，閉合開關(guān)，緩慢移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示，則燈泡的額定電流為0.22A，燈泡的額定功率為0.55W．
（4）在某次調(diào)節(jié)中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小了△R₁，小燈泡的阻值變化了△R₂，則△R₁大于△R₂（選填“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）若實(shí)驗(yàn)中電壓表電阻并非無窮大，考慮到電壓表電阻對(duì)電路的影響，則由上述方案測得的小燈泡的額定功率將比真實(shí)值偏大（選填“偏大”或“偏小”）．
（6）另外一位同學(xué)還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將圖甲中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定制電阻R，記錄各次電流表的示數(shù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	20
電流I/A	0.4	0.2	0.14

由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致其中一組數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，請(qǐng)判斷第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是沒有控制電阻兩端的電壓不變；在不更換其他器材的情況下，為能夠完成實(shí)驗(yàn)，他更換的定值電阻R不能大于40Ω．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)與被控制用電器串聯(lián)，根據(jù)滑片移動(dòng)方向燈泡亮度變化確定其接線柱，根據(jù)小燈泡的額定電壓確定電壓表量程，電壓表并聯(lián)在小燈泡的兩端；
（2）燈泡不亮，兩表均無示數(shù)，說明電路有斷路；燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，說明滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值太小；
（3）弄清電流表的量程和分度值，讀出電流值，根據(jù)P=UI求出額定功率；
（4）通過對(duì)滑動(dòng)變阻器電阻、燈泡電阻、總電阻變化情況分析的出結(jié)論．
（5）根據(jù)實(shí)物圖分析電表所測燈泡的電壓和電流值的情況，從而分析誤差情況．
（6）根據(jù)控制變量法分析；燈泡的燈絲電阻受溫度影響，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律分析答題．

解答 解：（1）由題知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)與燈泡串聯(lián)，從而控制燈泡的亮度，滑片左移燈泡變亮，說明變阻器連入電路的阻值減小，故應(yīng)將A接線柱接入電路；
電壓表與燈泡并聯(lián)測其兩端電壓，因?yàn)闊襞莸念~定電壓為2.5V，所以電壓表使用0-3V量程．如圖所示：
；
（2）將滑片由B端向A端移動(dòng)過程中，開始一段時(shí)間燈泡仍然不亮，兩表均無示數(shù)，說明電路有斷路；但當(dāng)滑片移動(dòng)到線圈某點(diǎn)M時(shí)，燈突然發(fā)光且很亮，電壓表、電流表均有較大示數(shù)，說明電路突然接通，且變阻器連入電路的阻值太小；綜上所述出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因是：滑動(dòng)變阻器線圈在B、M間有斷路；故選C．
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.22A，
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.22A=0.55W；
（4）滑動(dòng)變阻器電阻變小，由分壓原理可知，變阻器兩端電壓減小，則燈泡兩端電壓增大，電流也增大，燈絲溫度升高，燈泡電阻變大，總電阻變��；根據(jù)R=R_滑+R_燈，只有當(dāng)R_滑的減小量大于R_燈的增加量才會(huì)讓總電阻變小，即△R₁＞△R₂．
（5）電壓表內(nèi)阻雖然大，但仍有電流通過電壓表；由實(shí)物圖可知，電壓表與燈泡并聯(lián)，所測就是燈泡兩端電壓，但電流表測的是燈泡和電壓表的電流之和，即測得燈泡的電流偏大，由P=UI可知所測額定功率比真實(shí)值偏大．
（6）探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電壓不變，由表格可知，第3次實(shí)驗(yàn)的電壓為20Ω×0.14A=2.8V，與1和2的電壓不同，故第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤；產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是沒有控制電阻兩端的電壓不變；
小燈泡換成定值電阻R，電源電壓為4.5V（三節(jié)干電池），電阻兩端電壓為2V，滑動(dòng)變阻器分壓為2.5V，串聯(lián)電路中電流相同，則有$\frac{2V}{R}$=$\frac{2.5V}{50Ω}$，解答R=40Ω，即他更換的定值電阻R不能大于40歐．
故答案為：（1）如圖；（2）C；（3）0.22；0.55；（4）大于；（5）偏大；（6）3；沒有控制電阻兩端的電壓不變；40．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、電路的調(diào)節(jié)、電流表讀數(shù)、求燈泡功率等問題；對(duì)電流表讀數(shù)時(shí)，應(yīng)先確定電流表量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)，視線要與電流表刻度線垂直，考查角度廣，設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)多，綜合性較強(qiáng)，具有一定的代表性．