Question

【题目】在“测定小灯泡的额定功率”实验中，小明同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、电压为约为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和一个标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器，小灯泡的额定功率小于2W，设计的电路如图甲所示的电路．
（1）实验原理；
（2）请用铅笔画线代替导线，按照图甲所示的电路图，将图乙的实物电路连接完整；
（3）电路接好后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大．电路连接无误，接下来应进行的操作是 ， ； A．更换电池或小灯泡 B．检查电路是否短路
C．移动滑动变阻器滑片至最大值位置 D．断开电路开关
（4）在实验中，若电压表示数为2V，为了使灯两端电压达到3.8V，必须将滑片向（左/右）调节；当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙，则灯泡的额定功率为W；
（5）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小明选用一个R0=5Ω的电阻，设计了如图丁的电路及实验方案：
①调节滑片使电压表的示数为额定电压；
②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R0两端的电压U0 ， 通过计算得到小灯泡的额定功率．指出他的设计方案中存在的两个问题：
问题一：； 问题二： ．
（6）完成上述实验后，小明把小灯泡更换成定值电阻（如图戊），利用原电路继续探究“电流与电阻”的关系：实验时，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器使电压表示数为2V，记下对应的电流；再将5Ω的电阻更换为10Ω电阻，将滑动变阻器适当移动，使电压表示数仍为2V；当小明再换接15Ω电阻时，发现无论怎样调节滑动变阻器，都不能使电压表示数为2V．．请你在不增减器材的条件下帮小明解决这个问题，完成实验，你的方法是： ．

Answer 1

【答案】
（1）P=UI
（2）解：如下图所示：

（3）D；C
（4）右；1.52
（5）电压表的正负接线柱接反了；R0阻值偏大
（6）将导体两端的电压控制为3V
【解析】解：（1）本实验的原理是：P=UI；（2）通过电灯的电流：I= = ≈0.52A，因此选择电流表量程为0～0.6A，并将电流表、开关以及滑动变阻器串联连接即可．（3）小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，原因是滑动变阻器没移到阻值最大处，按要求应先断开开关再移滑片，接下来应进行的操作是D、C；（4）为使灯两端的电压增大为3.8V，就要使滑动变阻器两端的电压减小，连入的电阻减小，由图乙可知，所以要向右端移动滑片；由小灯泡标有“3.8V”字样可知，小灯泡额定电压为3.8V，即小灯泡在3.8V电压下正常工作．由丙图可知，电流表量程为0.6A，分度值为0.02A，则电流表示数为0.4A． 小灯额定功率为P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；（5）原电路中，电压表的a接线柱与电源的正接线柱相连，只将电压表的a点接线改接到c点时，导致电压表的正负接线柱接反了，不能测出R0两端的电压；
灯泡正常工作时电流约为I≈0.52A，定值电阻的电压U0=IR0=0.52A×5Ω=2.6V，根据串联电路电压的特点，电源电压U=U灯+U0=3.8V+2.6V=6.4V，而根据电源电压，U=6V太低，造成这种情况的原因是R0阻值偏大，根据分压原理，R0两端电压偏大，电压表示数无法调到3.8V；
将5Ω的电阻换为10Ω后，电压表的示数变大，所以应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向右滑动，保持电压表的示数为2V，并读出电流表的示数；
换接15Ω电阻时，根据串分压的知识，电压表的示数变大，为使电压表的示数不变，所需滑动变阻器的阻值更大，电压表的示数无法达到2V，可能是滑动变阻器的阻值太小或是定值电阻两端的电压保持太低或是电源电压太高造成；在不改变电路和器材的前提下，针对这一问题，改进的方法是：适当提高定值电阻两端的电压，如：保持定值电阻两端的电压为3V不变．
所以答案是：（1）P=UI； （2）如上图； （3）D； C；（4）右； 1.52；（5）电压表的正负接线柱接反了； R0阻值偏大；（6）将导体两端的电压控制为3V．