Question

5．小明和小紅在電學(xué)實驗室發(fā)現(xiàn)一塊電路板，板上已串聯(lián)接有不可拆卸的小燈泡L和定值電阻R，小燈泡上標(biāo)有“3.8V”的字樣，a、b、c是外露的接線柱．小明準(zhǔn)備用如圖甲所示的器材來探究小燈泡L和定值電阻R的電學(xué)特征．已知電源電壓恒為6V，滑動變阻器的規(guī)格是“40Ω  0.6A”．
（1）小明用“伏安法”測量定值電阻R的阻值．
①請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的電路補完整．（要求：滑動變阻器的滑片向右滑動時，電流表示數(shù)變�。�

②小明規(guī)范操作并正確連接電路，閉合開關(guān)后卻看到電流表無示數(shù)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則電路故障可能是C．
A．電阻R斷路   B．開關(guān)S斷路   C．電流表短路   D．滑動變阻器短路
③分析故障后，小明通過推算得知R=10Ω．
（2）排除電路故障后，小明決定測量小燈泡的額定功率．
①為了測量燈泡兩端的電壓，在圖甲電路中，小明只將“電壓表負(fù)接線柱接a點的導(dǎo)線”由a點改接到c點．老師認(rèn)為這一方法不可行，理由是電壓表量程選錯．
②正確改接電路后閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片到某處時，用電壓表直接測得燈泡兩端的電壓為3.5V，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)再將滑動變阻器的滑片向A（選填“A”或“B”）端移動；當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙，則小燈泡的額定功率為0.76W．
③同組的小紅提出，在調(diào)節(jié)滑片使燈泡正常發(fā)光時，很難準(zhǔn)確判定電壓表的示數(shù)是否剛好為3.8V，因此造成一定的測量誤差．她認(rèn)為可以在小明實驗的基礎(chǔ)上，不更換器材，只改進(jìn)電路，便可提高測量的準(zhǔn)確度．請簡要寫出小紅的改進(jìn)方案：將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端；為確保該方案實施過程中電路安全，請寫出閉合開關(guān)前的操作要點：滑動變阻器的阻值應(yīng)調(diào)至最大．

Answer 1

分析 （1）①電流表、滑動變阻器均串聯(lián)在電路中，注意電流表量程和滑動變阻器接線柱的選擇；
②電流表不偏轉(zhuǎn)說明電路有斷路，電壓表有示數(shù)說明電壓表和電源兩極連接的部分沒有斷路；
③根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出電阻；
（2）①根據(jù)電壓表的正負(fù)接線柱的接法分析；
②根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律分析；
③由于小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表必須選擇大量程，這樣造成電壓測量不精確，為了使測量誤差更小，可將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，改接小量程．據(jù)此分析．

解答 解；（1）①電流表、滑動變阻器均串聯(lián)在電路中；電流表應(yīng)選擇0～0.6A量程；滑動變阻器接入電路的電阻絲就是下面被連接的接線柱與滑片P之間的部分，滑動變阻器的滑片向右滑動時連入電路的電阻變小，則應(yīng)接左接線柱．實物電路連接如下：
；
②電流表有示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱到電源間是通路，電壓表示數(shù)為2V，要小于電源電壓，故電壓表測量的是燈泡兩端的電壓，故故障為：電流表短路，故選C；
③電流表示數(shù)為0.2A，電壓表示數(shù)為2V，則：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（2）①電流應(yīng)從電壓表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，小明只將“電壓表負(fù)接線柱接a點的導(dǎo)線”由a點改接到c點，由于電壓發(fā)生了變化，故量程選錯；
②移動滑動變阻器的滑片到某處時，用電壓表直接測得燈泡兩端的電壓為3.5V，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)使電壓為3.8V，應(yīng)再將滑動變阻器的滑片向 A端端移動；當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙，則小燈泡的額定功率為：P=UI=3.8V×0.2A=0.76W；
③由于小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表必須選擇大量程，這樣造成電壓測量不精確，為了使測量誤差更小，可將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，改接小量程．
因為電源電壓為6V，則變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V時，此時小燈泡恰好正常好光．
因此，補充的步驟為：a．?dāng)嚅_開關(guān)，將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端（此時選擇小量程）；
b．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，并讀出此時電流表的示數(shù)；
c．計算出燈的額定功率．
閉合開關(guān)前，滑動變阻器的阻值應(yīng)調(diào)至最大．
故答案為：（1）①如圖；②C；③10；（2）①電壓表量程選錯；②A；0.76；③將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端；滑動變阻器的阻值應(yīng)調(diào)至最大．

點評 了解探究并聯(lián)電路電流特點實驗的連接，探究的過程與結(jié)論的得出，屬本實驗�？嫉膬�(nèi)容；本題考查了測量小燈泡電功率的實驗中，實物圖的連接、電流表的讀數(shù)、電功率的計算、實驗的改進(jìn)與分析等，綜合性強，有一定新意．