Question

3．在“測小燈泡電功率實驗”中，電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）請用筆畫線代替導線將圖甲所示的實物電路連接完整（要求：滑動變阻器的滑片向右移動時小燈變亮）．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應調至最左（填“左”或“右”）端．
（3）閉合開關后，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數，則電路故障原因是小燈泡斷路（或小燈泡的燈絲斷了或小燈泡接觸不良）．
（4）故障排除后，閉合開關，移動滑片，當電壓表示數為1.5V時，電流表示數如圖乙所示，則此時小燈泡的功率為0.48W．若使小燈泡正常發光，應將滑片向右（填“左”或“右”）端移動．
（5）若將圖甲中小燈泡換成定值電阻，其他元件不變，下列實驗可完成的是B
A．探究通電導體產生的熱量與電阻的關系
B．探究電流與電壓的關系
C．探究電流與電阻的關系．

Answer 1

分析 （1）把燈泡、電流表、滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端；注意滑動變阻器有4個接線柱，選擇一上一下接線柱接入電路，并根據題目的要求選擇要接入的下接線柱；
（2）從使用滑動變阻器的注意事項可知，閉合開關前滑動變阻器的滑片應位于其最大阻值處，因此確定滑片位于左右兩端哪個位置時阻值最大是解決問題的核心；
（3）燈不亮，電流表無示數，可能是電路斷路了，根據電壓表示數接近電源電壓，分析判斷故障原因；
（4）由圖乙確定電流表量程與最小分度值，讀出電流表示數，由電功率公式P=UI求出燈泡的功率；要想使燈泡正常發光，燈泡兩端的電壓要增大，則燈泡電流要增大，電路電阻要變小；
（5）完成每個實驗各需要什么器材，各需要控制什么，需要改變什么，分析本實驗器材是否能滿足實驗要求．

解答 解：
（1）燈泡的額定電壓為2.5v，電壓表選擇0～3v的量程，電壓表并聯在燈泡兩端．滑動變阻器已經選定了上面接線柱，要求滑動變阻器的滑片向右移動時小燈變亮，應把滑動變阻器的右下接線柱與燈泡左接線柱相連．電路如下圖：

（2）滑動變阻器接入右半段，滑片處于左端，滑動變阻器連入電路的電阻最大，對電路起到保護作用，因此，閉合開關前，滑片應調到最左端；
（3）燈炮不亮且電流表無示數說明電路中應有斷路的可能；而電壓表有示數，說明電壓表能和電源相連，即電流表及滑動變阻器及開關都應正常，故應是燈泡發生了斷路；
（4）由圖乙知，電流表的量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數是0.32A，則燈泡的額定功率
P_額=U_額I_額=1.5V×0.32A=0.48W；若使小燈泡正常發光，應該使燈泡兩端的電壓增大到2.5v，則電路中的電流也要相應地增大，此時滑動變阻器接入的電阻應減小，因此滑片應向右端移動；
（5）A、根據Q=I²Rt，探究電流產生的熱量與電阻的關系時，控制電流和通電時間不變，只有一個定值電阻，不能改變電阻，無法進行實驗，本實驗器材不能完成；
B、探究電流與電壓的關系時，控制電阻不變，通過滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓，來探究電流與電壓的關系．本實驗器材能完成；
C、探究電流與電阻的關系時，保證電壓一定，改變電阻大小，只有一個定值電阻，不能改變電阻，無法進行實驗，本實驗器材不能完成．
故答案為：
（1）見上圖；（2）左；（3）小燈泡斷路（或小燈泡的燈絲斷了或小燈泡接觸不良）；（4）0.48；右；（5）B．

點評 本題涉及到實物圖的連接，滑動變阻器、電壓表、電流表的使用，故障問題分析，電流表的讀數，功率的計算，焦耳定律，電流跟電壓、電阻的關系等，涉及到的知識很廣，難度很大．