Question

20．如图所示是小华测量小灯泡额定功率的实验电路图，灯泡额定电压是2.5V，不发光时电阻约为6Ω，电源电压约为6V，滑动变阻器的规格是“20Ω 2A”．

（1）请你在图甲中用笔画线代替导线将电路连接完整，要求向左移动滑片，灯泡变亮．
（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，电压表示数接近电源电压．则电路故障的原因可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，闭合开关，将滑片移至某一位置，观察到电压表的指针如图乙所示．为了保证小灯泡不被损坏，应将滑动变阻器滑片向B移（选填“A”或“B”），直至电压表示数为2.5V，此时电流表的指针如图丙所示，则小灯泡额定功率为0.65W，灯丝此时的电阻为9.62Ω．（保留两位小数）
（4）若将图中的小灯泡换成定值电阻，下述实验可以完成的是B．
A．探究电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系
B．探究导体中的电流与导体两端电压的关系
C．探究电流的磁场强弱与电流大小的关系
D．探究导体中的电流与导体电阻的关系．

Answer 1

分析 （1）变阻器注意要一上一下选择接线柱且向左移动，灯泡变亮，接左下接线柱；
（2）根据电路故障的现象判断是短路还是断路，再进一步确定短路或断路发生的位置；
（3）根据电压表的量程和分度值，读出电压值，灯泡两端电压由2.9V减小到2.5V，灯泡电流要减小，需要增大电路电阻，增大滑动变阻器的电阻，直到电压表的示数为2.5V．
电流表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道电压和电流，根据P=UI和R=$\frac{U}{I}$计算功率．
（4）小灯泡更换成定值电阻，则电阻一定，此时可探究电流与电压的关系．

解答 解：（1）变阻器要一上一下选择接线柱且向左移动，灯泡变亮，接左下接线柱，电路连接如图所示：

（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，说明电路断路．电压表示数接近电源电压，说明电压表并联部分断路，则电路故障的原因可能是灯泡断路．
（3）电压表测灯泡电压，要测灯泡的额定功率，使灯泡两端电压为2.5V，电压表的量程为0-3V，分度值为0.1V，读数为2.9V，要使灯泡正常发光，需减小灯泡两端的电压和电流，需将滑动变阻器阻值增大，滑片向B移动，直到电压表的示数为2.5V；
电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，此时电流表的示数为0.26A
小灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
小灯泡的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.26A}$=9.62Ω，；
（4）A．探究电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系时，应至少有两个不同的电阻进行对比实验，故A不合题意；
B．探究导体中的电流与导体两端电压的关系，应保持电阻不变，小灯泡更换成定值电阻后，阻值不变，故B符合题意；
C．探究电流的磁场强弱与电流大小的关系，应使用通电螺线管，而不是定值电阻，故C不合题意；
D．探究导体中的电流与导体电阻的关系，应保持电压一定，多次改变阻值，一个定值电阻不能完成探究，故D不合题意．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）B；2.5；0.65；9.62；（5）B．

点评 会正确连接实物电路，知道电流表、变阻器的连接方法，会判断电路的故障，尤其是能根据所提供的实验装置来设计相应的实验，是解答本题的关键．