Question

20．在测量小灯泡额定功率的实验中，提供的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯正常发光时电阻为12Ω左右），图甲是设计的实验电路图，图乙是实物图．
（1）张欣同学在进行实验时，连接好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮．他将滑片由B端向A端移动过程中，开始一段时间灯泡仍然不亮，两表均无示数，但当滑片移动到线圈某点M时，灯突然发光且很亮，电压表、电流表均有较大示数，他立即断开开关，查找原因，你认为出现以上现象的原因是C
A．滑动变阻器被短路
B．滑动变阻器最大阻值太大
C．滑动变阻器线圈在B、M间有断路
D．滑动变阻器线圈在A、M间有断路
（2）更换了一个“8Ω，0.5A”的滑动变阻器后，重新连接电路继续实验，但闭合开关后，无论怎样移动滑片，电压表的示数都不能达到2.5V，原因可能是滑动变阻器的阻值太小．若手边只有标有“4Ω，0.5A”的滑动变阻器A和一个20Ω的定值电阻B可选用，为完成实验，应采取的措施是：断开开关，将A（选填“A”或“B”）串联接入电路，进一步完成实验．
（3）解决以上问题后，闭合开关，缓慢移动滑片使电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图丙所示，则灯泡的额定电流为0.2A，灯泡的额定功率为0.5W．
（4）测出小灯泡额定功率后，刘浩同学提出，只测一次可能会出现较大误差，如果要减小误差，应重新缓慢移动滑片并使电压表示数为2.5V，读出电流表示数，计算小灯泡的额定功率，并多次重复以上步骤，将各次测得的额定功率求平均值以减小误差，你认为刘浩的提议可行．（选填“可行”或“不可行”）
（5）某实验小组的同学除了测灯泡额定功率外，还记录了灯泡在不同电压下电流表的示数，并根据记录的数据正确绘制了灯泡的I-U图象，他们绘制的图象与图中的C图一致．

Answer 1

分析 （1）灯泡不亮，两表均无示数，说明电路有断路；灯突然发光且很亮，电压表、电流表均有较大示数，说明滑动变阻器连入电路的阻值太小；
（2）影响电压表的示数的原因，一是电源电压的大小，二是变阻器的最大阻值太小，根据欧姆定律和串联电路的规律求出达到要求变阻器的最大电阻至少为多少；根据电阻的串联规律分析；
（3）弄清电流表的量程和分度值，读出电流值，根据P=UI求出额定功率；
（4）多次测量取平均值可减小误差；
（5）灯泡的电阻随着温度的升高而增大，根据I=$\frac{U}{R}$作出分析和解答．

解答 解：（1）灯泡不亮，两表均无示数，说明电路有断路；当滑片移动到线圈某点M时，灯突然发光且很亮，电压表、电流表均有较大示数，说明滑动变阻器连入电路的阻值太小，综上所述出现以上现象的原因是：滑动变阻器线圈在B、M间有断路；选C；
（2）由题意知，总电压为4.5V，当灯正常发光时，滑动变阻器两端的电压应为U_滑=4.5V-2.5V=2V，
根据欧姆定律和串联电路的电流相等：
$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2.5V}{12Ω}$=$\frac{2V}{{R}_{滑}}$，得R_滑=9.6Ω＞8Ω，要达到实验要求，变阻器的最大电阻至少为9.6Ω，无法使电压表的示数达到实验要求的值，可能由于滑动变阻器的最大阻值太小，把滑动变阻器阻值全部接入电路时，滑动变阻器分得的电压还是较小，不能使灯泡两端达到2.5V；
根据电阻的串联规律，在电路中串联一个“4Ω，0.5A”的滑动变阻器后，R_滑总=8Ω+4Ω=12Ω＞9.6Ω，为了达到实验目的，可以再在电路中串联一个“4Ω，0.5A”的滑动变阻器后重新实验；
（3）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，读数为0.2A，灯泡的额定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）多次测量灯的额定功率取平均值可减小误差；可行；
（5）灯泡的电阻随着温度的升高而增大，根据I=$\frac{U}{R}$可知，电流变化量会越来越小，故选C图象．
故答案为：（1）C；（2）动变阻器的阻值太小；A；（3）0.2；0.5；（4）可行；（5）C．

点评 本题考查了电路的故障分析、电流表读数、求灯泡功率、数据处理等问题；对电流表读数时，应先确定电流表量程与分度值，然后再读数，读数时，视线要与电流表刻度线垂直，考查角度广，设计知识点多，综合性较强，具有一定的代表性．