Question

8．在“测定小灯泡的额定功率”实验中，小明同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、电压为恒为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和一个标有“20Ω  1.5A”的滑动变阻器，小灯泡的额定功率小于2W，设计的电路如图甲所示的电路．

（1）实验原理P=UI；连接电路时开关应处于断开（闭合/断开）状态．
（2）请用铅笔画线代替导线，按照图甲所示的电路图，将图乙的实物电路连接完整（连线不得交叉）；
（3）电路接好后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大．电路连接无误，接下来应进行的操作是D，C （两空按操作步骤先后顺序填写字母代号）；
A．更换电池或小灯泡                     B．检查电路是否短路
C．移动滑动变阻器滑片至最大值位置       D．断开电路开关
（4）在实验中，若电压表示数为2V，为了使灯两端电压达到3.8V，必须将滑片向右（左/右）调节；当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙，则灯泡的额定功率为1.52 W；
（5）完成上述实验后，小明把小灯泡更换成定值电阻（如图丁），利用原电路继续探究“电流与电阻”的关系：实验时，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器使电压表示数为2V，记下对应的电流；再将5Ω的电阻更换为10Ω电阻，将滑动变阻器适当向左（左/右）移动，使电压表示数仍为2V；当小明再换接15Ω电阻时，发现无论怎样调节滑动变阻器，都不能使电压表示数为2V，分析其可能的原因滑动变阻器最大阻值太小（答出一种情况即可）．请你在不增减器材的条件下帮小明解决这个问题，完成实验，你的方法是：把R两端电压调到2.5V；
（6）测量结束后，应断开开关，先拆除电源两端的导线，再拆除其他导线．

Answer 1

分析 （1）本实验的原理是：P=UI；连接电路时开关应断开；
（2）开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联．根据灯泡正常发光电流确定电流表的量程；
（3）小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，原因是滑动变阻器没移到阻值最大处，由此分析解答；
（4）为增大灯泡两端电压，根据串联电路的分压原理分析解答；
读出灯泡正常发光的电流表示数，根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（5）在探究电流与电阻关系时，应保持电压的大小不变，所以当换成较大电阻时，应适当调整滑片，使电压表示数仍为2V；
变阻器在电路中起分压作用，当定值电阻换成20Ω后，变阻器必须继续调大，才能确保定值电阻两端的电压仍为2V，如果变阻器最大阻值太小，则无法达到调整的目的．
（6）根据实验注意事项分析答题．

解答 解：
（1）测定小灯泡的额定功率实验的原理是：P=UI；为保护电路，在连接电路时开关应断开；
（2）实验中，滑动变阻器、灯泡、电流表串联接入电路，根据P=UI，灯泡正常发光电流小于I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.53A＜0.6A，所以电流表使用0-0.6A量程，滑动变阻器一上一下接入电路，如图所示：
；
（3）小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，原因是滑动变阻器没移到阻值最大处，按要求应先断开开关再移滑片．
（4）电压表示数为2V，为了使灯两端电压达到3.8V，要减小滑动变阻器分得电压，根据串联电路的分压原理，滑动变阻器连入阻值应减小，即向右移动滑片；
电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，由图丙，小灯泡正常发光时，电流表示数0.4A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（5）在探究电流与电阻关系时，应保持电压的大小不变，所以当电阻从5Ω换成10Ω时，电阻变大，分压变大，为减小电阻两端电压，需要增大变阻器两端电压，应向左调整滑片，使电压表示数仍为2V；
滑动变阻器在电路中起分压作用，当定值电阻换成20Ω后，变阻器必须继续调大，才能确保定值电阻两端的电压仍为2V，如果无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值，说明她选择的滑动变阻器最大阻值太小了；
在不增减器材的条件下要想完成实验，可以把R两端电压调到2.5V进行实验．（注意电压不可高于3V，这样当使用5Ω电阻实验时会超过电流表量程）
（6）测量结束后，为了安全，应断开开关，先拆除电源两端的导线，再拆除其他导线．
故答案为：（1）P=UI；断开；
（2）见上图；
（3）D；C；
（4）右；1.52；
（5）左；滑动变阻器最大阻值太小；把R两端电压调到2.5V；
（6）电源．

点评 本题即考查了测灯泡功率和探究通过导体的电流跟电阻的关系的实验，又考查了“测量小灯泡电功率”，要求我们对实验的原理、注意事项、欧姆定律及电功率的变形公式等有一个全面的了解和掌握，考查内容多，有一定难度．