Question

3．圖甲是測量小燈泡電功率的電路圖．小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）請根據圖甲將圖乙中的實物電路連接完整（導線不允許交叉）．
（2）閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處．閉合開關后發現小燈泡亮后馬上熄滅，電壓表有示數，電流表無示數．逐漸向右移動滑片，小燈泡始終不亮，電流表示數仍然為零．則閉合開關前該電路故障可能是滑動變阻器被短路．
（3）排除故障后正確操作實驗，測量數據如表所示

實驗次數	1	2	3	4	5	6	7	8
發光情況	明亮	亮	更明亮	較亮	較暗	微光	熄滅	熄滅
電壓U/V	2.5	2.1	3.0	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
電流I/A	0.28	0.26	0.30	0.24	0.21	0.19	0.16	0.05

分析實驗數據可知：
①小燈泡的額定功率為0.7W．
②7、8兩次實驗中，燈泡熄滅的原因是燈泡的實際功率過小．
（4）利用該電路也可以探究電流跟電阻的關系，只將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表示數始終為3V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數，若不更換其他器材，為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于20Ω（電源由三節新干電池串聯組成，滑動變阻器的最大電阻為10Ω）
（5）上一問用到物理學中常用的“控制變量法”．下列實驗中，沒有用到這一方法的是A （填序號）
A．研究光的反射規律         B．研究物質吸熱本領跟物質種類的關系
C．研究壓力的作用效果跟壓力的關系      D．研究導體電阻的大小與材料的關系．

Answer 1

分析 （1）按電路圖的順序連接實物，電流表串聯在電路中，并注意電流從正接線柱流進，負接線柱流出；
（2）常見電路故障有短路與斷路兩種，根據電路故障現象分析電路故障原因；
（3）①由表中實驗數據求出燈泡額定電壓對應的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
②如果燈泡實際功率如果太小，將不足以引起燈泡發光；
（4）先根據電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數；然后根據串聯電路的電阻與電壓的關系，并結合滑動變阻器的最大阻值解答；
（5）一個物理量受多個因素影響時，探究物理量和其中一個因素的關系時，控制其它因素不變，這種方法是控制變量法．

解答 解：
（1）按電路圖的順序連接實物，電流表串聯在電路中，并注意電流從正接線柱流進，負接線柱流出，如圖所示：

（2）將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處．閉合開關后發現小燈泡亮后馬上熄滅，說明開始電路中有電流，不是斷路，故障則是短路，燈泡發光一定不是燈泡短路，則是滑動變阻器短路；
（3）①由表中實驗數據可知，燈泡額定電壓2.5V對應的電流為0.28A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
②由表中實驗數據可知，7、8兩次實驗，燈泡電壓與電流很小，燈泡實際功率很小，由于燈泡實際功率很小所以燈泡不能發光，所以燈泡熄滅．
（4）在探究電流跟電阻的關系的實驗中，保持電壓表示數為3V不變；則根據串聯電路的電流相同的特點得：
I_定值=I_滑動，
即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑動}}$，$\frac{3V}{{R}_{定值}}$=$\frac{4.5V-3V}{{R}_{滑動}}$，$\frac{3V}{{R}_{定值}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$
則R_定值=20Ω
 （5）A、研究光的反射規律時，多次改變入射光線位置，觀察放射光線，沒有多個變量，不需要用控制變量法；故A錯誤；
 B．研究物質吸熱本領跟物質種類的關系，需控制質量、升高相同溫度，比較吸收的熱量與物質種類的關系，用到了控制變量法，故B正確；
C、壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的大小有關，實驗探究時應采用控制變量法，故C正確；
 D、要探究導體電阻的大小與材料的關系，應控制長度、橫截面積一定，用到了控制變量法，故D正確．故選C．
故答案為：（1）見上圖；（2）滑動變阻器被短路；（3）①0.7；②燈泡的實際功率過小；（4）20；（5）A．

點評 本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、求電阻阻值、控制變量法，是一道綜合題．