Question

20．如圖所示是小華測量小燈泡額定功率的實驗電路圖，燈泡額定電壓是2.5V，不發光時電阻約為6Ω，電源電壓約為6V，滑動變阻器的規格是“20Ω 2A”．

（1）請你在圖甲中用筆畫線代替導線將電路連接完整，要求向左移動滑片，燈泡變亮．
（2）閉合開關，發現燈泡不亮，電流表指針幾乎不偏轉，電壓表示數接近電源電壓．則電路故障的原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后，閉合開關，將滑片移至某一位置，觀察到電壓表的指針如圖乙所示．為了保證小燈泡不被損壞，應將滑動變阻器滑片向B移（選填“A”或“B”），直至電壓表示數為2.5V，此時電流表的指針如圖丙所示，則小燈泡額定功率為0.65W，燈絲此時的電阻為9.62Ω．（保留兩位小數）
（4）若將圖中的小燈泡換成定值電阻，下述實驗可以完成的是B．
A．探究電流通過導體時產生的熱量與導體電阻的關系
B．探究導體中的電流與導體兩端電壓的關系
C．探究電流的磁場強弱與電流大小的關系
D．探究導體中的電流與導體電阻的關系．

Answer 1

分析 （1）變阻器注意要一上一下選擇接線柱且向左移動，燈泡變亮，接左下接線柱；
（2）根據電路故障的現象判斷是短路還是斷路，再進一步確定短路或斷路發生的位置；
（3）根據電壓表的量程和分度值，讀出電壓值，燈泡兩端電壓由2.9V減小到2.5V，燈泡電流要減小，需要增大電路電阻，增大滑動變阻器的電阻，直到電壓表的示數為2.5V．
電流表讀數：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數．
知道電壓和電流，根據P=UI和R=$\frac{U}{I}$計算功率．
（4）小燈泡更換成定值電阻，則電阻一定，此時可探究電流與電壓的關系．

解答 解：（1）變阻器要一上一下選擇接線柱且向左移動，燈泡變亮，接左下接線柱，電路連接如圖所示：

（2）閉合開關，發現燈泡不亮，電流表指針幾乎不偏轉，說明電路斷路．電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表并聯部分斷路，則電路故障的原因可能是燈泡斷路．
（3）電壓表測燈泡電壓，要測燈泡的額定功率，使燈泡兩端電壓為2.5V，電壓表的量程為0-3V，分度值為0.1V，讀數為2.9V，要使燈泡正常發光，需減小燈泡兩端的電壓和電流，需將滑動變阻器阻值增大，滑片向B移動，直到電壓表的示數為2.5V；
電流表的量程為0-0.6A，分度值為0.02A，此時電流表的示數為0.26A
小燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
小燈泡的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.26A}$=9.62Ω，；
（4）A．探究電流通過導體時產生的熱量與導體電阻的關系時，應至少有兩個不同的電阻進行對比實驗，故A不合題意；
B．探究導體中的電流與導體兩端電壓的關系，應保持電阻不變，小燈泡更換成定值電阻后，阻值不變，故B符合題意；
C．探究電流的磁場強弱與電流大小的關系，應使用通電螺線管，而不是定值電阻，故C不合題意；
D．探究導體中的電流與導體電阻的關系，應保持電壓一定，多次改變阻值，一個定值電阻不能完成探究，故D不合題意．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）B；2.5；0.65；9.62；（5）B．

點評 會正確連接實物電路，知道電流表、變阻器的連接方法，會判斷電路的故障，尤其是能根據所提供的實驗裝置來設計相應的實驗，是解答本題的關鍵．