Question

19．在測定標有“2.5V”小燈泡的電功率和電阻的實驗中，兩個實驗小組的同學選用了電流表、電壓表、開關、可以調節電壓值的學生電源、標有“30Ω1A”的滑動變阻器、若干導線等器材并要求按圖1連接起來．

（1）第一實驗小組的同學在連完電路后，發現其中有一根導線接錯了，請你在圖1中錯誤的那根導線上打一個“×”，然后用一根筆畫線代替導線使電路正確．
（2）①第二實驗小組的同學在實驗中正確連接電路，閉合開關，移動變阻器滑片，小燈泡卻始終不亮，但兩表均有示數，原因可能是電源電壓太低，燈泡的實際電功率太小．
②正確解決問題后，若某次測量中電壓表如圖2所示，此時電壓為1.2V，當小燈泡正常發光，此時電流表示數如圖3所示，則此小燈泡的額定功率為0.7W．
③將圖1中的小燈泡更換成一個定值電阻，可以完成的實驗是B
A．探究電流與電阻關系
B．探究電流與電壓關系
C．探究電流的磁場強弱與電流大小的關系
D．探究電流做功的多少與電阻大小的關系
④完成③中的實驗后，又換用標有“3.8V”的小燈泡實驗，正確操作，當閉合開關時，電流表的示數為0.1A．他們移動滑片多次實驗并作出了流過兩元件的部分電流與其兩端的電壓關系如圖4所示，當電壓為2.5V時，小燈泡的電阻為6.25Ω．學生電源的電壓選用的是4V．

Answer 1

分析 （1）實驗中，應將電流表與燈泡串聯，電壓表與燈泡并聯；為保護電路，閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處；
（2）①燈泡不發光，要分別從斷路、短路和實際功率太小三方面入手，然后根據電壓表和電流表的示數情況判斷具體原因；②根據實際情況確定電壓表和電流表的量程和分度值，讀出示數；
根據圖3讀出電流值，由P=UI計算出其額定電功率；
③已知電阻值，電路可測電阻兩端的電壓，流過電阻的電流，據此判斷可完成哪個實驗．
④根據圖線B確定額定電壓下的電流值，由R=$\frac{U}{I}$計算出小燈泡電阻值；
剛閉合開關時滑動變阻器的阻值最大，根據圖象確定此時燈泡、定值電阻兩端的電壓，計算出此時滑動變阻器兩端的電壓，根據串聯電路的電壓規律可計算出電源電壓．

解答 解：（1）由圖知，電壓表串聯在電路中了，且燈泡與電流表并聯，改動如下所示：

（2）①兩表均有示數，排除斷路和短路情況，燈泡不亮，可能是因為電源電壓太低，燈泡的實際電功率太小；
②燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表選擇0～3V的量程，分度值為0.1V，圖2的示數為1.2V；
電流表的量程應為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.28A，所以燈泡的額定功率為：
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
③A、電阻的阻值不能改變，所以A不能探究電流與電阻的關系；
B、把小燈泡換成定值電阻后，電阻阻值R不變，由電壓表可測出電阻兩端的電壓U，電流表可測流過電阻的電流，通過滑動變阻器可改變電阻兩端的電壓，因此利用該電路可完成“探究電流與電壓的關系”關系實驗；
C、實驗中的器材無法判斷磁性強弱的變化，所以該實驗不能完成；
D、實驗中的器材無法判斷電流做功的多少，所以該實驗不能完成；
④圖4圖線A是一條直線，說明電阻值不變，B是一條曲線，說明電阻值發生變化，因此A是有關定值電阻的圖象，B是有關燈泡的圖象；
由圖線B可知，當U=2.5V時，燈泡中的電流值I=0.4A，所以燈泡的電阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω；
閉合開關時，滑動變阻器的阻值最大，為30Ω，所以兩端電壓：U_滑=IR_滑=0.1A×30Ω=3V；
由圖4知，當滑動變阻器阻值最大時，燈泡兩端的電壓為1V，所以電源電壓為：U=3V+1V=4V．
故答案為：（1）見上圖；（2）①電源電壓太低，燈泡的實際電功率太小；②1.2；0.7；③B；④6.25；4．

點評 本題是測量小燈泡電功率的實驗，實驗中考查了實物電路的連接、電流表、電壓表的讀數、電功率、電阻的計算，同時考查了識圖能力．考查全面，難度適中．