Question

18．小华做测“小灯泡电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关、和导线．

（1）如图甲所示是小华连接完整的实物电路，请你在图丁虚线框内画出电路图；
（2）小华连好电路闭合开关后，发现小灯泡发光较暗，无论如何移动滑动变阻器滑片P，小灯泡亮度都不变，则原因可能是同时将滑动变阻器下面的两个接线柱接入电路．
（3）小华调整电路后闭合开关，移动滑片P到某处．电压表的示数为2.2V，要测得小灯泡的额定功率，应将滑片P向右（选填“左”或“右”）端滑动．
（4）小华通过移动滑片P，分别记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图乙所示的U-I图象，由图象可知小灯泡的电阻是一个变量，这是因为它本身的温度发生变化，影响了它的阻值大小．根据图象可计算出小灯泡额定功率是0.5W．
（5）实验结束后，小华仅将小灯泡换成定值电阻，来探究电流与电阻的关系，小华想要完成四组实验，准备好的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
①将电路连接正确后，闭合开关，移动变阻器的滑片P，使定值电阻两端的电压为1.5V，此时电流表的示数如图丙所示，为0.3A，则定值电阻的阻值为5Ω．
②断开开关，将定值电阻换成阻值为15Ω的电阻，其余不动，闭合开关，电压表示数将变大（选填“变大”或“变小”）；为完成这四组实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于45Ω．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理设计实验电路图
（2）闭合开关，小灯泡亮度较暗，说明电路是通路，但电流较小，原因是电路电阻太大；同时移动滑动变阻器滑片子，灯亮度不变，说明变阻器没有变阻作用，变阻器接电路方法错误；
（3）根据分压原理确定滑片移动的方向；
（4）根据图丙，找出额定电压下对应的电流，根据P=UI求灯的额定功率；
（5）①根据电流表小量程读数，根据欧姆定律求定值电阻的大小；
②根据分压原理确定电压表示数的变化；研究电流与电阻的关系时，应保持电压不变，根据分压原理，求出变阻器连入电路中的最小阻值．

解答 解：（1）探究电流与电压、电阻关系实验，电源、开关、滑动变阻器、电阻、电流表、组成串联电路，电压表并联在电阻两端，实验电路图如图所示：

（2）滑动变阻器同时将下面的两个接线柱接入电路；
（3）电压表的示数为2.2V，小于灯的额定电压，要测得最小灯泡的额定功率，要增大灯的电压，减小变阻器分得的电压，根据分压原理，就要减小变阻器连入电路中的电阻大小，应将滑片P向右端移动；
（4）由图象可知小灯泡的电阻是一个变量，这是因为它本身的温度发生变化；由图丙知，灯在2.5V额定电压下对应的电流为0.2A，灯的额定功率P=U′I′=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）①电流表小量程的分度值为0.02A，示数为0.3，定值电阻的大小R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω；
②断开开关，将定值电阻换成阻值为15Ω的电阻，其余不动，闭合开关，根据分压原理，电压表示数将变大；当接入25Ω的电阻时，要保持电压为1.5V不变，变阻器要分去6V-1.5V=4.5V的电压，根据分压原理，变阻器连入电路中的阻值至少为$\frac{4.5V}{1.5V}$×15Ω=45Ω，即为完成此四组实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于45Ω．
故答案为：（1）如图；（2）同时将滑动变阻器下面的两个接线柱接入电路；（3）右；（4）温度；0.5；（5）①0.3；5； ②变大；45．

点评 本题涉及测量灯的功率和探究电流与电阻的关系两个实验，考查电路的连接、实验注意事项、功率的计算、电功率的计算、器材的选择、控制变量法的运用等，知识点较多，综合性强．