Question

2．在測量小燈泡正常發光時的電阻的實驗中，選用的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V，圖甲是未連接完整的實驗電路．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實驗電路連接完整（要求滑動變阻器的滑片P向左移動時燈泡變亮）．
（2）閉合開關后，緩慢移動滑動變阻器的滑片p，同時觀察電壓表（選填“電壓表”或“電流表”）示數的變化，當電壓表的示數如圖乙所示時，若要測得小燈泡正常發光時的電阻，滑片P應向A（選填“A”或“B”）端移動．
（3）實驗時閉合開關，兩表均有示數，若將小燈泡從燈座中取走，電壓表有示數（選填“有”或“無”）．
（4）改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值，繪制了如圖丙所示的I-U圖象，由圖象可知，小燈泡正常發光時的電阻是10Ω．該實驗中，可供選擇的滑動變阻器有“5Ω  1A”和“10Ω 0.5A”及“30Ω  1A”，你應選擇“10Ω0.5A”．
（5）小李認為利用此裝置也可測出小燈泡的額定功率，你若也這樣認為，則它的額定功率為0.625W（若不能測出，則填“無法測出”），小李同時提出，利用此裝置還可探究電流與電壓的關系，為此，他們小組爭論不休，你認為不能（選填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析 （1）掌握滑動變阻器的連接方式：一上一下；
（2）要測量小燈泡正常發光時的電阻，需使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓；
確定電壓表的量程后讀出電壓表的數值，根據串分壓的知識或歐姆定律判斷滑動變阻器阻值的變化，得出滑片移動的方向；
（3）掌握斷路的概念及特點，若串聯電路發生斷路，則電路中不會有電流，用電器不工作，斷路處的電壓為電源電壓；
（4）根據圖象確定額定電壓下的電流，根據公式R=$\frac{U}{I}$計算出電阻的阻值；再根據串聯分壓特點求出滑動變阻器的阻值；
（5）根據P=UI求出其額定功率；探究電流與電壓的關系時，應控制導體的電阻一定．

解答 解：（1）為保護電路，連接電路時，開關應斷開；滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，P向左移動，燈泡變亮，通過燈泡的電流變大，即電流表的示數變大，則變阻器的阻值應變小，所以下面應接左邊接線柱，如圖所示：

（2）實驗中要注意觀察電壓表的示數，由圖乙知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為1.8V；
要測燈泡正常發光時的電阻，需使燈泡兩端電壓由1.8增大到2.5V，滑動變阻器兩端電壓要減小，根據串分壓的知識可知，滑動變阻器連入電路的阻值減小，即滑片向A端移動；
（3）實驗時閉合開關，兩表均有示數，若將小燈泡從燈座中取走，此時電路相當于電壓表與滑動變阻器串聯，由于電壓表的電阻太大，電路中的電流幾乎為零，因此電流表無示數，而電壓表有示數（幾乎為電源電壓）．
（4）由圖象可知，當小燈泡L正常發光時的電壓為2.5V，由圖象可知對應的電流為0.25A；因此小燈泡正常發光時的電阻是R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
燈泡正常發光時其兩端的電壓為2.5V，滑動變阻器兩端的電壓為U_滑=4.5V-2.5V=2V，
滑動變阻器的最小阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω，所以選擇“10Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（5）小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
探究電流與電壓的關系時，應控制導體的電阻一定，而小燈泡的電阻隨著溫度的改變而改變，不是定值電阻，所以無法探究電流與電壓的關系．
故答案為：（1）如上圖；（2）電壓表；A；（3）有；（4）10；“10Ω 0.5A”；（5）0.625W；不能．

點評 本題考查了實物圖的連接、滑動變阻器的使用、電壓表的讀數、電路故障的判斷、功率的計算等．其中實物圖的連接在實驗題中出現的頻率很高，一定要掌握．