Question

【题目】“测量小灯泡电功率”的实验中，电源为两节新干电池，电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的最大阻值20Ω．
（1）请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接（要求滑片向B滑动时，接入电路阻值减小，且导线不能交叉）．
（2）实验时，某个小组同学刚闭合开关就发现小灯泡亮度很亮然后马上熄灭了，老师指出了同学们操作时的错误是 ， 同时提醒同学们注意观察此时电表的示数，发现电流表无示数，电压表（选填“有示数”，“无示数”）．
（3）断开开关，更换了相同规格的小灯泡后重新按照正确的操作进行实验．移动滑片，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定电流为A，小灯泡的额定功率是W，小灯泡正常发光的电阻是Ω．
（4）小华打算增加一个阻值为10Ω的定值电阻R0 ， 只利用一只电压表，通过图中操作（开关S接“a”“b”各一次）来测量小灯泡的额定功率．图丙、丁是她设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 ． A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能
（5）小华还想探究“在电压一定的情况下，电流与电阻的关系”，于是将甲图中的小灯泡换成四个阻值分别为10Ω，8Ω，6Ω和4Ω的定值电阻，其余连接均不改变．在实验过程中，将4个定值电阻依次接入电路，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的取位大小应满足：；完成实验后，小华分析数据得到：在电压一定的情况下，的结论．
（6）完成实验后，小华想用原电路测某一定值电阻Rx的阻值，他用该电阻替换灯泡后，发现电压表损坏了，便将其拆除．若滑动变阻器的最大阻值用R0表示，你在不改变其他元件连接的方式下，帮他完成实验：（几次实验后，电池电压稍有下降） 实验步骤：A．；
B．；
表达式：（用所测物理量符号表示）．

Answer 1

【答案】
（1）如图所示：

（2）连接电路时，开关没有断开；未将滑片P移至最大阻值处；有示数
（3）0.2；0.5；12.5
（4）D；
（5）1V≤U0≤2.4V；电流与电阻成反比
（6）闭合开关，使滑动变阻器连入电路的阻值最小（为零），记下电流表的示数I1；；将滑动变阻器连入电路的阻值最大，记下电流表示数I2；Rx= R0
【解析】解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示： ；（2）实验时，某个小组同学刚闭合开关就发现小灯泡亮度很亮然后马上熄灭了，原来电路是连通的，后来灯被烧坏了，错误是：连接电路时，开关没有断开且未将滑片P移至最大阻值处；此时电压表串联在电路中，电流表无示数，电压表与电源连通，有示数．（3）移动滑片，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，小灯泡的额定电流为0.2A，小灯泡的额定功率是：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W，小灯泡正常发光的电阻：R= =12.5Ω．（4）在丁图中，S打到b，电压表测灯的电压，移动滑片使灯的电压为UL=2.5V，灯正常发光，保持滑片的位置不动，将S打到a，电压表测灯与定值电阻的总电压ULR0 ， 因电路的连接没有改变，各电阻大小和电压不变，根据串联电路电压的规律，定值电阻的电压UR0=ULR0 ， ﹣2.5V，根据欧姆定律可求通过定值电阻的电流，根据串联电路电流的特点即灯正常发光的电路，根据PL=ULIL可求灯的额定功率；图丙中，S打到b，电压表定值电阻的电压，S打到a，电压表测灯与定值电阻的电压，无法判断灯是否正常发光，故不可行；丙方案不能，丁方案能
故选 D；（5）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= =5Ω，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滑小=R小﹣4Ω=1Ω；根据串联电路电压的规律，当电压表示数为U0时，变阻器分得的电压U滑=U﹣U0=3V﹣U0 ， 根据分压原理： = ，即 ﹣1= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，因研究电流与电阻关系时，电压表示数为定值，①左边为定值，右边也为一定值，当R滑最小为
1Ω时，对应的定值电阻为4Ω，代入①得：U0=2.4V；即定值电阻两端的最大电压为2.4V；当定值电阻为最大10Ω时，同理，对应的变阻器有最大值R滑大=20Ω，代入①得：U0=1V，即1V≤U0≤2.4V；在电压一定的情况下，电流与电阻成反比的结论；（6）实验步骤：A．闭合开关，使滑动变阻器连入电路的阻值最小（为零），记下电流表的示数I1；B．将滑动变阻器连入电路的阻值最大，记下电流表示数I2 ． 因电源的电压不变，所以，U=I1Rx=I2（Rx+R0）解得：Rx= R0 ．
所以答案是：（1）如上图所示；（2）闭合开关前，未将滑片P移至最大阻值处；有示数；（3）0.2； 0.5； 12.5； （4）D；（5）1V≤U0≤2.4V；电流与电阻成反比；（6）A．闭合开关，使滑动变阻器连入电路的阻值最小（为零），记下电流表的示数I1；B．将滑动变阻器连入电路的阻值最大，记下电流表示数I2 ． Rx= R0 ．