Question

11．小飞在实验室做测量小灯泡电功率的实验，他实验桌上的器材有：学生电源，电流表，电压表，滑动变阻器（标有“20Ω 2A”），开关，小灯泡（标有“2.5V”字样），导线若干．（1）小飞刚将实验器材连接成如图甲所示情况，正好走过他身旁的老师立即指出他的实验流程出现了错误并提醒他及时进行了纠正，这个错误是：连接电路前开关没有断开．

（2）请你用笔画线代替导线将图所示的电路连接完整．
（3）小飞连接完电路，将滑片移到阻值最大端，闭合开关发现小灯泡未亮，电压表指针迅速偏转到最大刻度的右边，出现这种情况的原因可能是小灯泡断路（选填“短路”或“断路”）．
（4）排除故障后，小飞移动滑动变阻器的滑片，将三次实验时电压表和电流表的示数记录到下面表一中；当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，其读数为0.4A，小灯泡的额定功率为1W．
表一                                             

次数	第一次	第二次	第三次
电压/V	2	2.5	3
电流/A	0.36		0.42

表二

电阻箱R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.30	0.24

（5）完成上述测量后，小飞向老师借了一个电阻箱，断开开关，将原实验电路中的小灯泡换成电阻箱进行探究电流与电阻关系的实验：
①维持电源电压不变，适当移动滑动变阻器的滑片到某个位置，然后只改变电阻箱的阻值，记录电阻值和对应电流表的示数如表二，其中第三次实验时电流表的示数小飞忘记了读取．
②根据表中数据，通过导体的电流与导体的电阻不成（选填“成”或“不成”）反比，主要原因是没有控制电阻箱两端电压不变．
③不计导线、电表等因素对电路的影响，则第三次实验时的电流表示数应该为0.2A．

Answer 1

分析 （1）连接电路前，开关应处于断开状态．
（2）根据灯泡额定电压，确定电压表量程．
（3）滑动变阻器滑动最大阻值，小灯泡不亮，说明电路中可能存在断路，电压表有示数，电压表中间断路．
（4）读出电流表示数，由P=UI计算额定功率．
（5）研究电流与电阻的关系，应控制电阻两端电压不变，根据电源电压不变建立方程，计算出滑动变阻器电阻、电源电压，然后计算出电流表示数．

解答 解：（1）连接电路前，开关没有处于断开状态．

（2）根据灯泡额定电压U=2.5V，电压表选择0-3V量程，并联在灯泡两端，如图所示．
（3）滑动变阻器滑动最大阻值，小灯泡不亮，说明电路中可能存在断路，电压表有示数，电压表中间小灯泡断路．
（4）电压表示数为额定电压U=2.5V，电流表量程0-0.6A，分度值0.02A，读数0.4A，由P=UI=2.5V×0.4A=1W．
（5）①研究电流与电阻的关系，应控制电阻两端电压不变，根据表格发现，通过导体电流与导体电阻不成反比，没有控制电阻箱两端电压不变．
②当电阻箱电阻为5Ω时：U=I（R_箱+R_滑）=0.3A×（5Ω+R_滑）          ③
  当电阻箱电阻为10Ω时：U=I′（R′_箱+R_滑）=0.24A×（10Ω+R_滑）   ④
  由电源电压相等，由③④解得：R_滑=15Ω；U=6V
 当电阻箱电阻为15Ω时：R″=R″_箱+R_滑=15Ω+15Ω=30Ω
由I″=$\frac{U}{R″}=\frac{6V}{30Ω}=0.2A$
故答案为：（1）连接电路前开关没有断开；（2）如图所示；（3）断路；（4）0.4；1（5）①不成；②没有控制电阻箱两端电压不变；③0.2

点评 此题考查了、电流连接注意事项、电路连接、故障分析、功率计算、探究电流与电阻的关系，电路分析能力，是一道电学综合题目．