Question

【题目】在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，实验器材如下：电源（电压恒为6V）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线。

（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P向C端滑动时，灯泡变暗）；

（_______）

（2）同学们在进行试触时，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路中发生的故障可能是______ （选填“小灯泡断路”，“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”）；

（3）某次实验中，同学们看到电压表示数为1.8V，要使灯泡L正常发光应向______ （选填“A”或“B”）端移动滑片，同时视线应注意观察______ （选填“电流表”或“电压表”）的示数；当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，示数为______ A，则小灯泡的额定功率是______ W；

（4）继续移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发出耀眼的亮光，则此时小灯泡的功率______ 额定功率（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

（5）完成上述实验后，小强用定值电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω分别更换电路中的灯泡，探究“电压不变时，电流与电阻的关系”，得到如图丙所示的电流随电阻变化的图像，则当小强用5Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向______（选填“A”或“B”）端移动滑片，使电压表示数为______V 时，读出电流表的示数；为完成整个实验，本实验应该选取哪种规格的滑动变阻器______．

A.50Ω 1.0A B.30Ω 1.0A C.20Ω 1.0A．

Answer 1

【答案】 小灯泡断路 B端 电压表 0.24 0.6 大于 A端 2V A

【解析】

（1）根据欧姆定律求出灯正常工作时电流，确定电流表量程，滑动变阻器接线柱一上一下连接与电流表串联接入电路；
（2）灯泡不亮说明某处断路或灯短路，电压表有示数，电压表的正负接线柱与电源正负极之间连接是连通的，电流表无示数说明是某处断路或电流表短路；
（3）比较电压表示数与额定电压的大小，由分压原理确定滑片移动的方向，因灯在额定电压下才能正常工作，所以眼睛应注视电压表；由图示电流表确定其量程与分度值，然后读出其示数，再由P=UI求出灯泡额定功率；
（4）当小灯泡两端的电压高于额定电压时，实际功率大于额定功率，此时小灯泡发出耀眼的光；
（5）根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，由图丙知求出电阻两端的电压；
当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入20Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻，结合变阻器允许通过的最大电流确定选用的变阻器规格。

（1）灯正常工作时的电流约为，电流表选0～0.6A量程；滑动变阻器接线柱一上一下连接与电流表串联接入电路，要求滑片P向C端滑动时，灯泡变暗，说明电流减小，变阻器接入电路的阻值增大，故滑片以右的电阻丝接入电路，实物图如下图所示：

（2）小灯泡不发光，电流表无示数，说明电路存在断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源正负极之间连接是连通的，说明灯泡发生断路；

（3）电压表示数为1.8V，则电压表示数小于灯的额定电压，要使灯正常发光，应增大灯的电压，减小变阻器的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻，滑片应向B端移动；同时视线应注意观察电压表的示数直到电压表示数为2.5V；由图示电流表可知，电流表量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，电流表示数为0.24A，则灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；

（4）灯泡的亮暗由实际功率决定，移动滑片时，小灯泡发出耀眼的亮光，说明小灯泡的实际功率大于额定功率；

（5）探究电流与电阻的关系实验中应控制电压表示数不变，即应保持电阻两端的电压不变；
由图丙知，电阻两端的电压为：U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V；

定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，根据分压原理可知，电阻增大，其分得的电压增大；要保持电阻两端的电压不变（即电阻两端的电压减小为原来的电压值），根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向A端移动，使电压表的示数为2V，读出电流表的示数；

电阻两端的电压始终保持2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑=6V-2V=4V，
变阻器分得的电压为电压表示数的倍，根据分压原理，当接入20Ω的电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑=2×20Ω=40Ω，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少40Ω的滑动变阻器，应选用50Ω1.0A的变阻器，故选A。