Question

【题目】小华和小明在“测量小灯泡的额定功率”．器材如下：待测小灯泡（额定电压为3.8V）、电源（电压恒为6V）、滑动变阻器（20Ω 1A）、开关各一只，导线若干．

（1）他们将实验器材连接成了如图电路，闭合开关后发现灯不亮，只有________（选填“电流”或“电压”）表有示数．

（2）小明想重新连接电路旁边的小华拦住他，认为不用重新连接，只需改动一根导线，即可使电路连接正确．请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线在原图上画出正确的接法_________．

（3）电路连接正确后，小明开始实验．闭合开关电压表示数为2.2V，则应向________（选填“A”或“B”）调节滑片，直至灯泡正常发光，电流表示数如图，则小灯泡的额定功率为________W．

（4）在实验过程中小明和小华还发现，调节滑动变阻器滑片时，电压表的示数很难准确达到3.8V．经过讨论他们发现只要再（2）小问改接正确的电路上将电压表改接到________两端，就能减小实验误差．改接后能减小实验误差的原因是________．

（5）小明和小华通过分析认为，如果增加已知阻值的定值电阻R0 ， 只利用一只电流表，通过简单操作（开关S接“a”“b”各一次）就能测量小灯泡的额定功率．如图甲、乙是他们设计的两个电路图，其中能完成测量的是电路图________（选填“甲”“乙”或“都可以”）．

（6）小明和小华还想探究“在电压一定的情况下，电流与电阻的关系”，于是将（2）小问改接正确的电路中的小灯泡换成阻值分别为10Ω、8Ω、6Ω、4Ω的四个定值电阻，其余连接均不变．在实验中，将4个定值电阻依次接入电阻，调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压保持某个值U0不变，为了能够顺利得到4组I、R数据，完成实验，该电压U0的取值范围是：________．

Answer 1

【答案】电压 B 1.14 滑动变阻器 灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V，把电压表并联到滑动变阻器两端，电压表量程应选择0-3V，分度值为0.1V，故读数更精确 甲 2V--2.4V

【解析】

（1）根据电流表和电压表的连接方式分析；

（2）电流表应串联接入电路中；电压表应与并联接入电路中；

（3）灯在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；根据电流表的量程读出电流值，运用电功率公式计算额定功率．

（4）根据串联电路的电压规律分析；

（5）在没有电压表的情况下，定值电阻与电流表应起到测量电压的作用，故先将电流表与定值电阻串联，根据欧姆定律和并联电路电压的规律，移动滑片使灯正常工作，保持滑片位置不动，再通过开关的转换测灯与定值的总电流，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据P＝UI求出灯泡的额定功率；

（6）根据电流表量程，确定电路中的最大电流，由欧姆定律和串联电阻的规律求出变阻器连入电路的最小电阻；根据串联电路电压的规律和分压原理，对变阻器连入电路的最小电阻和最大电阻分类讨论，从而确定电压表允许的取值范围．

（1）由图可知，电压表串联接入了电路，电流表与灯泡并联在电路中，故此时电流表示数为0，电压表测量的是电源电压，电压表有示数；

（2）由图可知，此时的电流表与灯泡并联在了电路中，电压表串联在电路中了，是错误的；电压表应并联到灯的两端；实物图如下所示：

（3）灯在额定电压下正常发光，电压表示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向B移动，直到电压表示数为额定电压；图2中，电流表使用的是0～0.6A量程，分度值是0.02A；故电流表示数I＝0.3A；小灯泡的额定功率：P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；

（4）在串联电路中，电源电压等于各部分电压之和；灯泡的额定电压为3.8V，故电压表量程为0-15V，分度值为0.5V，故读数不精确；灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为6V-3.8V＝2.2V，把电压表并联到滑动变阻器两端，当电压表示数为2.2V时，电压表量程应选择0-3V，分度值为0.1V，故读数更精确；

（5）灯泡与电阻R0，并联在电路中，电压是相同的，当通过R0的电流与R0的阻值的乘积等于3.8V时，灯会正常发光；图3甲中，当s接b时，测的是R0的电流，通过移动滑片，使电流表示数为：I＝，根据欧姆定律，R0的电压为3.8V，根据并联电路电压的规律，灯的电压为3.8V，灯正常工作；保持滑片位置不动，s接a时，电流表测量的是干路中的电流，因电路的连接没有改变，各电阻大小和电压大小都不变，通过灯与定值电阻的电流也不变，故根据并联电路电流关系可以求出灯泡的电流，根据P＝UI能求出灯泡的额定功率，故图丙可以；图3乙中，s接a时，电流表不接入电路中，s接b时，测的是灯泡的电流，故无法测出R0的电流，不能求出电压，不能求出灯泡的额定功率，故图3乙不可以．故选甲；

（6）把四个电阻串联接入电路中，为了保护电流表，电路中的电流不能超过0.6A，故电路的最小电阻为：R小＝＝10Ω，电路中接入4Ω的电阻时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为：R'＝R小-4Ω＝6Ω；设电压表示数为U表，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压U滑＝U-U表＝6V-U表，根据分压原理：，即-----①，因研究电流与电阻关系的实验中，要保持电压表示数不变，由①式得，方程左边为定值，当变阻器接入电路中的电阻最小为R'＝6Ω时，对应的定值电阻最小为4Ω，代入①得，，U表＝2.4V，即定值电阻两端的最大电压为2.4V；同理，当滑动变阻器接入电路的电阻为20Ω时，对应的电阻最大为10Ω，代入①式得：，U表＝2V 即定值电阻两端的最小电压为2V；

故电压表的取值范围大小应满足2V≤U表≤2.4V．