Question

6．如圖甲所示是“測量小燈泡電功率”的實驗裝置，電源電壓為4V且保持不變，小燈泡額定電壓為2.5V，電阻約為9Ω，滑動變阻器標有“20Ω  1A”字樣．

（1）請用筆劃線代替導線把圖甲中的實物電路連接完整；
（2）閉合開關前，滑動變阻器滑片用調至B（選填“A”或“B”）端；
（3）正確連接電路后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表、電壓表指針均有偏轉，則小燈泡不發光的原因是滑動變阻器接入電路的阻值過大，燈泡的實際功率過小；
（4）實驗中，電壓表示數如圖乙所示，要使小燈泡正常發光，應將滑片向左（選填“左”或“右”）移；
（5）一實驗小組的數據如表示數：

實驗序號	1	2	3	4	5
U/V	0.3	1.5	2.0	2.5	2.9
I/A	0.06	0.20	0.24	0.28	0.30

老師在檢查時指出第1次實驗的數據無法從實驗中測得，理由是滑動變阻器的最大阻值偏小，不能將燈泡兩端電壓調為0.3V．該小燈泡的額定功率是0.7W；
（6）另一實驗小組在原有器材基礎上，不使用電流表，增加一個阻值已知、大小合適的定值電阻R₀和若干開關、導線也能測出小燈泡的額定功率，請你在圖丙的方框內畫出該小組的實驗電路圖（要求：電路只連接一次并考慮燈絲電阻受溫度變化的影響）

Answer 1

分析 （1）將滑動變阻器與燈泡串聯，滑動變阻器要采用“一上一下”的接法；
（2）為了保護電路，在連接電路時應斷開開關，滑動變阻器的滑片應置于最大阻值處；
（3）發現小燈泡不亮、電流表、電壓表指針均有偏轉，則原因可能是滑動變阻器阻值過大．
（4）讀出乙圖中電壓表的示數，此時燈泡的電壓小于額定電壓，要燈泡正常發光，應增大燈泡兩端的電壓，根據串聯分壓的規律確定滑片移動的方向；
（5）分析表格的第1組數據，計算出滑動變阻器應接入電路的阻值進行判斷；
從表格數據中找出燈泡電壓為2.5V時的電流，根據P=UI計算額定功率；
（6）實驗器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據串聯電路的電流特點設計電路，即燈泡與定值電阻、滑動變阻器串聯組成電路，利用電壓表分別測出燈泡和定值電阻兩端電壓以及燈泡兩端的電壓，調節滑動變阻器使燈泡兩端的電壓達到額定電壓，然后測出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據串聯電路的電流的特點和歐姆定律求出電路中的電流即為燈泡的額定電流，利用P=UI表示出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）滑動變阻器應與燈泡串聯，滑動變阻器要采用“一上一下”的接法；如圖所示：

（2）閉合開關前，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應置于最大阻值處，由甲圖可知滑片應滑到B端；
（3）正確連接電路后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表、電壓表指針均有偏轉，則原因可能是：滑動變阻器接入電路的阻值過大，燈泡的實際功率過小；
（4）小燈泡額定電壓為2.5V，由圖乙可知，電壓表的示數為1.9V，低于額定電壓；要使燈泡正常發光，應增大燈泡兩端的電壓，根據串聯分壓的規律可知，應減小變阻器兩端的電壓，減小變阻器的阻值，應將滑片向左端滑動，直到電壓表的示數為2.5V；
（5）由實驗數據知，當燈泡兩端的電壓為0.3V時，滑動變阻器的電壓應為4V-0.3V=3.7V，
此時電路中的電流為0.06A，則滑動變阻器的電阻應為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.7V}{0.06A}$≈61.7Ω，而滑動變阻器的最大阻值為20Ω，所以不能得到第1組數據；原因是：滑動變阻器的最大阻值偏小，無論如何移動滑片，都不能將燈泡兩端電壓調為0.3V；
燈泡的額定電壓為2.5V，由表格數據可知，此時燈泡的電流為0.28A，
燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（6）實驗需要測出燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯，測出定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過定值電阻的電流，由于燈泡與定值電阻串聯，可以求出通過燈泡的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，實驗電路圖如圖所示：

實驗步驟：
a、根據電路圖連接電路，閉合開關S₁、S₂接1，調節滑動變阻器，使電壓表示數為2.5V．
b、保持滑動變阻器的滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數U．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）B；
（3）滑動變阻器接入電路的阻值過大，燈泡的實際功率過小；
（4）左；
（5）1；滑動變阻器的最大阻值偏小，不能將燈泡兩端電壓調為0.3V；0.7；
（6）見上圖．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗操作、電表讀數、求燈泡功率、實驗設計等；最后一問：實驗設計是本題的難點，知道實驗原理、應用串聯電路特點與歐姆定律即可正確解題．