Question

【题目】在测量小灯泡的电功率的实验中，所用小灯泡的额定电流为0.3A，正常工作时灯丝的阻值在10Ω﹣15Ω之间，所提供的器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为6V），开关各一个，滑动变阻器（50Ω 1A）一个，导线若干．

（1）如图甲所示是小明没有连接完的实物电路，请你用笔画线代替导线将实物图补充完整．

（2）闭合开关前，甲图中的滑片P应位于最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关无论怎样移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是 （写出一种即可）．

（3）排除故障，闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.3A时，电压表的示数如图乙所示，读数为 V，小灯泡的额定功率为 W．

（4）小华没用电压表，但多用了一个开关，其它器材与小明的相同，她也测出了小灯泡的额定功率．她设计了如图丙所示电路图，请你帮她完成实验步骤并写出测定额定功率的表达式．

实验步骤：

①按图连接电路．然后闭合开关S1，移动滑片P，使电流表的示数为 A；

②再闭合开关S2滑片P位置 （填“动”或“不动”），记下电流表示数为I（A）；

③她根据实验数据正确求出小灯泡的额定功率的表达式为 W（表达式中的未知量只可含有小华实验步骤②测出的电流表示数“I”），小华在实验步骤②记下的电流表示数I具体数值应该为 A．

（5）小明同学又利用该电路来做探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为2V，多次更换组织不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于 Ω．

Answer 1

【答案】（1）；

（2）右；小灯泡断路；

（3）4；1.2；

（4）①0.3；②不动；③（1.8﹣）；

（5）25

【解析】

试题分析：（1）由电路图可知，电压表连线不完整，根据题意确定电压表量程，电压表应与灯泡并联；

（2）闭合开关前，滑片应滑到阻值最大值处；电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通了，由此判断电路故障；

（3）由图乙确定电压表量程与分度值，读出电压表示数，然后由电功率公式P=UI求出灯泡的功率；

（4）灯泡与滑动变阻器串联，用电流表测流过电路的电流，由串联电路特点及欧姆定律求出流过灯泡电流为灯泡额定电流时，灯泡两端电压，

然后由P=UI求出灯泡额定功率的表达式；又知道小灯泡的额定功率，进而求出小华在实验步骤②记下的电流表示数I具体数值；

（5）在探究电流跟电阻的关系的实验中，因为保持电阻两端的电压为2V不变，再根据串联电路的电阻与电压的关系，即可结合滑动变阻器的最大阻值解答．

解：（1）灯泡额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω～15Ω之间，

则根据U=IR可知，灯泡额定电压在3V～4.5V间，

故电压表应选0～15V量程，电压表与灯泡并联，电路图如图所示：

（2）为了电路安全，开关闭合前滑片应滑到阻值最大值处，因此甲图中的滑片P应位于最右端．

闭合开关，电流表无示数，说明电路是断路，小灯泡不发光，电压表有示数，说明与电压表并联的这部分电路断路了，即小灯泡断路．

（3）电压表量程是0～15V，由图乙可知，电压表分度值是0.5V，电压表示数是4V；

灯泡额定功率：P额=U额I额=4V×0.3A=1.2W；

（4）①按图连接电路．然后只闭合开关S1，移动滑片P，使灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.3A；

②再闭合开关S2滑片P位置不动，记下电流表示数为I（A）；此时灯泡短路，所以变阻器电压等于电源电压6V，

根据欧姆定律I=得，滑动变阻器接入电路的阻值：

R滑==，

由此可知当只闭合开关S1时，滑动变阻器两端的电压：

U滑=0.3A×R滑=0.3A×=V，

灯泡两端电压：

U灯=U﹣U滑=6V﹣V；

③小灯泡的额定功率的表达式：

P额=U灯I灯=（6﹣）V×0.3A=（1.8﹣）W．

由（3）可知，小灯泡的额定功率为1.2W，

即：P额=（1.8﹣）W=1.2W；

解得：I=0.9A．

（5）电源电压U=6V，电阻两端电压U定=2V，

滑动变阻器分压U滑=U﹣U定=6V﹣2V=4V，

则根据串联电路的电流相同的特点得：I定=I滑，即：=，

代入数据得：=，解得R定=R滑；

因为滑动变阻器接入电路的阻值R滑≤50Ω，

所以更换的电阻阻值：

R定=R滑动≤×50Ω=25Ω．

故答案为：（1）；

（2）右；小灯泡断路；

（3）4；1.2；

（4）①0.3；②不动；③（1.8﹣）；

（5）25．