Question

15．小榮和小麗想測定一個額定電壓為2.5V的小燈泡額定功率，該燈泡正常工作時電阻約10Ω．實驗室中有如下器材：電流表、電壓表、開關各一個，兩個規格分別為：A：“5Ω 1A”，B：“30Ω  0.5A”，的滑動變阻器，導線若干，電源（電壓為6V）．
（1）她們設計了如圖（a）所示電路圖，通過分析你認為應選用規格為B（填“A”或“B”）的滑動變阻器．

（2）圖（b）已連接了部分電路．請你根據圖（a）所示電路圖．用筆畫線代替導線，將電路連接完整．
（3）她們正確選擇了滑動變阻器，按圖（a）的電路圖連接好電路，把滑片移至B（填A或B）端，閉合開關，移動滑動變阻器滑片，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數，其原因可能是C（只填序號）．
A．電流表斷路       B．滑動變阻器斷路      C．燈泡斷路        D．燈泡短路
（4）她們排除故障后，繼續實驗．當電壓表的示數為2.5V時．電流表的示數（如圖（c）所示），小燈泡的額定功率是0.8W．
（5）小榮和小麗想繼續探究電流與電壓的關系，她們把小燈泡換成阻值是10Ω電阻接入電路中進行實驗，再分別換接20Ω、30Ω的電阻，重復實驗，兩位同學先后進行實驗，小榮得到表一中的數據，小麗得到了表二中的數據．
表一：

電阻R/Ω	10	20	30
電流I/A	0.3	0.15	0.10

表二：

電阻R/Ω	10	20	30
電流I/A	0.3	0.2	0.15

（5）分析小榮表一數據，可得出結論：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
（6）表二數據，小麗無法得到與小明相同的結論，其原因是沒有控制電阻兩端的電壓不變．

Answer 1

分析 （1）根據串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發光時變阻器的阻值，從而確定變阻器的規格．
（2）由圖可知，滑動變阻器沒有連接完畢，則采取“一上一下”的原則串聯接入電路．
（3）閉合開關前應將滑動變阻器滑到最大值處；
燈泡不亮，電流表無示數，可能電路有斷路，再根據電壓表示數情況分析解答；
（4）由圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
（5）（6）探究電流與電阻之間的關系時應控制電阻兩端的電壓不變，由此根據表中數據分析得出結論；

解答 解：
（1）燈泡的額定電壓為2.5V，燈泡正常工作時電阻約10Ω，電源電壓為6V，
燈泡正常發光時的電流I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
由串聯電路特點和歐姆定律可得此時變阻器連入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.25A}$=14Ω，
所以應選擇滑動變阻器B；
（2）把滑動變阻器采取“一上一下”的原則串聯接入電路，如圖所示：
；
（3）為了保護電路，閉合開關前應將滑動變阻器滑到最大值B端；
燈泡不亮，電流表無示數，可能電路有斷路，電壓表有示數說明電壓表到電源間是通路，所以故障原因可能是燈泡斷路造成的，故選C；
（4）由圖c所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.32A，
所以燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（5）從表一中數據來看，每次實驗的電壓值是相同的，即U=IR=0.3A×10Ω=3V，電阻的成倍增大，電流成倍減小，因此會得出：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
（6）從表二中數據看，第一次實驗電壓值U₁=I₁R₁=0.3A×10Ω=3V，
第二次實驗電壓值U₂=I₂R₂=0.2A×20Ω=4V，
第三次實驗電壓值U₃=I₃R₃=0.15A×30Ω=4.5V，
所以小麗無法得到與小明相同的結論其原因是沒有控制電阻兩端的電壓不變．
故答案為：（1）B；（2）見上圖；（3）B；C；（4）0.8；（5）電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；（6）沒有控制電阻兩端的電壓不變．

點評 本題考查了變阻器規格的選擇、連接電路圖、實驗注意事項、故障分析、電表讀數、求燈泡功率，還考查了電流與電阻關系的探究實驗，注意控制變量法的應用．