Question

11．小飛在實驗室做測量小燈泡電功率的實驗，他實驗桌上的器材有：學生電源，電流表，電壓表，滑動變阻器（標有“20Ω 2A”），開關，小燈泡（標有“2.5V”字樣），導線若干．（1）小飛剛將實驗器材連接成如圖甲所示情況，正好走過他身旁的老師立即指出他的實驗流程出現了錯誤并提醒他及時進行了糾正，這個錯誤是：連接電路前開關沒有斷開．

（2）請你用筆畫線代替導線將圖所示的電路連接完整．
（3）小飛連接完電路，將滑片移到阻值最大端，閉合開關發現小燈泡未亮，電壓表指針迅速偏轉到最大刻度的右邊，出現這種情況的原因可能是小燈泡斷路（選填“短路”或“斷路”）．
（4）排除故障后，小飛移動滑動變阻器的滑片，將三次實驗時電壓表和電流表的示數記錄到下面表一中；當電壓表的示數為2.5V時，電流表示數如圖乙所示，其讀數為0.4A，小燈泡的額定功率為1W．
表一                                             

次數	第一次	第二次	第三次
電壓/V	2	2.5	3
電流/A	0.36		0.42

表二

電阻箱R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.24

（5）完成上述測量后，小飛向老師借了一個電阻箱，斷開開關，將原實驗電路中的小燈泡換成電阻箱進行探究電流與電阻關系的實驗：
①維持電源電壓不變，適當移動滑動變阻器的滑片到某個位置，然后只改變電阻箱的阻值，記錄電阻值和對應電流表的示數如表二，其中第三次實驗時電流表的示數小飛忘記了讀取．
②根據表中數據，通過導體的電流與導體的電阻不成（選填“成”或“不成”）反比，主要原因是沒有控制電阻箱兩端電壓不變．
③不計導線、電表等因素對電路的影響，則第三次實驗時的電流表示數應該為0.2A．

Answer 1

分析 （1）連接電路前，開關應處于斷開狀態．
（2）根據燈泡額定電壓，確定電壓表量程．
（3）滑動變阻器滑動最大阻值，小燈泡不亮，說明電路中可能存在斷路，電壓表有示數，電壓表中間斷路．
（4）讀出電流表示數，由P=UI計算額定功率．
（5）研究電流與電阻的關系，應控制電阻兩端電壓不變，根據電源電壓不變建立方程，計算出滑動變阻器電阻、電源電壓，然后計算出電流表示數．

解答 解：（1）連接電路前，開關沒有處于斷開狀態．

（2）根據燈泡額定電壓U=2.5V，電壓表選擇0-3V量程，并聯在燈泡兩端，如圖所示．
（3）滑動變阻器滑動最大阻值，小燈泡不亮，說明電路中可能存在斷路，電壓表有示數，電壓表中間小燈泡斷路．
（4）電壓表示數為額定電壓U=2.5V，電流表量程0-0.6A，分度值0.02A，讀數0.4A，由P=UI=2.5V×0.4A=1W．
（5）①研究電流與電阻的關系，應控制電阻兩端電壓不變，根據表格發現，通過導體電流與導體電阻不成反比，沒有控制電阻箱兩端電壓不變．
②當電阻箱電阻為5Ω時：U=I（R_箱+R_滑）=0.3A×（5Ω+R_滑）          ③
  當電阻箱電阻為10Ω時：U=I′（R′_箱+R_滑）=0.24A×（10Ω+R_滑）   ④
  由電源電壓相等，由③④解得：R_滑=15Ω；U=6V
 當電阻箱電阻為15Ω時：R″=R″_箱+R_滑=15Ω+15Ω=30Ω
由I″=$\frac{U}{R″}=\frac{6V}{30Ω}=0.2A$
故答案為：（1）連接電路前開關沒有斷開；（2）如圖所示；（3）斷路；（4）0.4；1（5）①不成；②沒有控制電阻箱兩端電壓不變；③0.2

點評 此題考查了、電流連接注意事項、電路連接、故障分析、功率計算、探究電流與電阻的關系，電路分析能力，是一道電學綜合題目．