Question

4．小明同學做“測量小燈泡額定功率”的實驗，電路圖如甲所示，用電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時的電阻約為10Ω，滑動變阻器的規格分別為“10Ω 1.5A”和“100Ω 1.0A”，請你完成下列內容．

（1）連接電路的過程中開關應斷開；實驗前，調節滑動變阻器的滑片P位于b端．（選填“a”或“b”）
（2）為了保證實驗的順利進行，他選用的滑動變阻器規格應為100Ω1.0A．
（3）實驗中，正確連接電路，且操作正確，閉合開關后，發現電流表示數均為0.06A，但小燈泡不發光，電壓表有較小偏轉，那么接下來的最恰當的實驗操作是A（填寫字母）
A．移動滑動變阻器的滑片，繼續實驗
B．檢查電路是否短路，替換同一規格的小燈泡
C．檢查電路是否斷路，替換同一規格的小燈泡
（4）實驗中，當滑動變阻器調到某一位置時，電流表和電壓表的實數如圖乙、丙所示，電流表的示數為0.28A，小燈泡的額定功率為0.7W．
（5）實驗結束后，小明還想用剛才的器材來探究電流與電壓的關系，他的想法不可行（選填“可行”或“不可行”）

Answer 1

分析 （1）為防止電路中的電流過大燒壞電路元件，連接電路中開關應斷開，實驗前滑動變阻器處于最大阻值處；
（2）燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出滑動變阻器接入電路中的電阻，然后確定滑動變阻器的規格；
（3）發現電流表示數均為0.06A，但小燈泡不發光，說明電路是通路，不用更換燈泡，也不用檢查電路是否斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過大的原因，然后進行下一步操作；
（4）根據電流表的量程和分度值讀出示數，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）知道燈絲的電阻受溫度的影響，要探究電流與電壓的關系，需保持電阻不變

解答 解：
（1）為保護電路，連接電路的過程中開關應斷開，實驗前調節滑動變阻器的滑片P位于最大阻值處的b端；
（2）燈泡正常發光時的電壓U_L=2.5V，電阻約為R_L=10Ω，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，燈泡正常發光時電路中的電流：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
則電路中的總電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.25A}$=24Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路中的電阻：R_滑=R-R_L=24Ω-10Ω=14Ω＞10Ω；
故選用的滑動變阻器規格應為“100Ω 1.0A”；
（3）燈泡不亮的原因可能是燈泡斷路或短路或流過燈泡的電流太小；電流表示數較小，說明電路不存在斷路，可能是電路中電流太小造成的；所以，首先考慮是不是電流太小而造成的燈泡不亮，接下來的操作是減小滑動變阻器接入電路的阻值，觀察燈泡是否發光，即A的操作；
（4）燈泡的額定電流約為0.25A，則電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表示數為0.28A；
則燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.28A=0.7W；
（5）探究電流與電壓的關系，應控制導體的電阻不變；由于燈絲電阻受溫度影響，燈絲電阻是變化的，所以不能用小燈泡做此實驗．故小明的想法不可行．
故答案為：（1）斷開；b；（2）“100Ω 1.0A”；（3）A；（4）0.28；0.7；（5）不可行．

點評 本題考查了實驗的注意事項和滑動變阻器規格的判斷、實驗的操作、電表的讀數、電功率的計算、電流和電壓的關系，要注意燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等．