Question

8．（电功率的测量）小明用如图所示的电路探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”，如图是小明未完成连接的实验电路．

（1）要求滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数增大．请你按照对电压表量程的选择和对滑动变阻器连接的要求，用笔画线代替导线，完成图中实验电路的连接．
（2）小明按要求正确连接电路后，闭合开关，发现电压表指针偏转到满刻度的位置．其原因可能是电阻R处断路（或滑动变阻器的阻值为零）．（写出一个）
（3）小明在实验中通过调节滑动变阻器滑片，测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值，如下表所示．

U（V）	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5	3.0
I（A）	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

①请根据表中数据在图中画出电阻R的U-I关系图象．
②小明在实验中所用电阻R的阻值为5Ω；当通过的电流为0.5A时，电阻R消耗的电功率为1.25W．
（4）如果将实验电路中的电阻R更换成一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡后，要进行“测量小灯泡的额定电功率”的实验，则对实验电路还必须进行怎样的改动：增加一节干电池（换一个电压高于3.8V的学生电源）；电压表换接0～15V的量程．

Answer 1

分析 （1）根据电阻两端的最大电压来判断电压表的量程，在连接电路时，注意滑动变阻器要一上一下，根据滑片离下面一个接线柱越远，电阻越大，结合题目要求选择下面一个接线柱，．
（2）电压表指针偏转到满刻度，可能是因为滑动变阻器电阻在最小值或导体断路．
（3）①由描点法可得出U-I图象，即在坐标上找到每组电流、电阻值对应的点，然后用线连点即可；
②由图象可知，电压与电流成正比，由表中数据找出电压与对应的电流，由欧姆定律可求出导体电阻；
根据P=UI求出当通过的电流为0.5A时电阻R消耗的电功率．
（4）额定电功率是小灯泡在额定电压下的实际功率，所以小灯泡两端的电压必须达到它的额定电压．

解答 解：（1）由题意知，电源电压为3V，所以电压表选择0～3V的量程，应与导体并联；
滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数增大，说明滑动变阻器的阻值应减小，则应接下面的A接线柱，如图所示：

（2）电压表指针偏转到满刻度的位置说明电压表并联在电源的两端测电源的电压，可能是电压表并联的部分断路即电阻R断路，也可能是此时滑动变阻器接入电路的电阻为0；
（3）①找出每组数据对应的点，然后用平滑的线把点连起来，如下图所示；

②由图知，当U=0.5V时，I=0.1A，则
定值电阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
当通过的电流I=0.5A时，两端的电压U=2.5V，则
电阻R消耗的电功率P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
（4）测一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡的额定功率，小灯泡两端的电压必须能达到3.8V，因此电源必须增加一节干电池，此时电源电压成了1.5V×3=4.5V，电压表的量程也应选择0～15V．
故答案为：（1）电路连线如图所示；
（2）电阻R处断路（或滑动变阻器的阻值为零）；
（3）①图象如图所示；②5；1.25；
（4）增加一节干电池（换一个电压高于3.8V的学生电源）；电压表换接0～15V的量程．

点评 （1）连接实物电路图时，开关断开，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处，电压表根据电源电压选量程，电流表根据电路中最大电流选量程；
（2）能够用描点法绘制图象，从图象上分析物理量的变化规律的能力；
（3）理解额定功率的物理意义，会测量用电器的额定功率．