Question

【題目】學(xué)校實驗室購買了一批額定電流為 0.3A 的小燈泡，小明利用其中一只小燈泡做“測量小燈泡電功率”的實驗，實驗中滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 1A”，電流表（0~0.6A），電壓表（0~3V）。

（1）如圖所示，小明連好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針剛好滿偏，電流表沒有示數(shù)，仔細(xì)檢查后，發(fā)現(xiàn)電路連接錯誤，請你在圖中錯誤的導(dǎo)線上畫“×”，并補(bǔ)上一條正確的導(dǎo)線。

（_________）

（2）改正錯誤后，閉合開關(guān)前，小明發(fā)現(xiàn)電流表的指針指在零刻度左側(cè)，則可能的原因是：______。

（3）小明糾正錯誤后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為 0，電流表有示數(shù)，則電路中存在的故障可能是：______。

（4）移動滑片，當(dāng)滑片位于某一位置時，電流表的示數(shù)為 0.2A，為使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)該將滑片向______調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”）。當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為______W，此時滑動變阻器接入電路中的阻值為_______Ω。

（5）測完小燈泡的功率后，小明想繼續(xù)探究電流與電阻的關(guān)系，他將電源電壓的值調(diào)整為 6V，把電流表的量程調(diào)整為 3A，將圖中的小燈泡換為 5Ω、10Ω、20Ω、30Ω 的四個定值電阻，使定值電阻兩端的電壓一直為 U0 不變。前三個電阻接入電路并順利完成實驗后，當(dāng)他把 30Ω 的電阻接入電路中時，無論如何調(diào)節(jié)滑片，都不能使電壓表的示數(shù)達(dá)到 U0，則為完成實驗，他可以采取的操作是_____

A．減小滑動變阻器的最大阻值 B．降低 U0 的值 C．降低電源電壓的值

（6）要出現(xiàn)第（5）問中所描述的實驗現(xiàn)象，小明在第（5）問中設(shè)定的電壓值 U0 的取值范圍是_______

Answer 1

【答案】 電流表沒有調(diào)零 小燈泡被短路 右 0.72 2 B 2.4V～3V

【解析】

（1）實驗電路中，要將電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（2）在使用電流表或電壓表之前，要注意指針調(diào)零；
（3）電流表有示數(shù)，則沒有發(fā)生斷路，斷路處電壓為電源電壓，其他地方電壓為零；
（4）要使燈泡正常發(fā)光，通過燈泡的電流應(yīng)等于其額定電流，若電流過小，則應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，即向右調(diào)節(jié)；讀出電壓表的示數(shù)，根據(jù)P=UI可計算出燈泡的額定功率；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點求出滑動變阻器的電壓，根據(jù)歐姆定律可求滑動變阻器的阻值；
（5）由串聯(lián)電路特點分析電壓的關(guān)系；
（6）“探究電流與電阻的關(guān)系”實驗時，應(yīng)控制不同值電阻的電壓保持不變，電流表允許通過的最大電流為0.6A，在求定值電阻兩端的最大電壓時，應(yīng)以最小的定值電阻為準(zhǔn)；當(dāng)選用最大的定值電阻30Ω時，且變阻器連入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點，即通過定值電阻的最小電流，在求定值電阻兩端的最小電壓時，應(yīng)以最大的定值電阻為準(zhǔn)。

（1）滑動變阻器、小燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，電路圖如圖所示：

（2）改正錯誤后，閉合開關(guān)前，小明發(fā)現(xiàn)電流表的指針指在零刻度左側(cè)，則可能的原因是電流表沒用調(diào)零；

（3）電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路，而電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路即小燈泡被短路；

（4）移動滑片，當(dāng)滑片位于某一位置時，電流表的示數(shù)為0.2A，為使小燈泡正常發(fā)光，達(dá)到額定電流0.3A，減小滑動變阻器的阻值，應(yīng)該將滑片向右調(diào)節(jié)。當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，電壓表量程0～3V，分度值0.1V，電壓表示數(shù)為2.4V，則小燈泡的額定功率為：P=UI=2.4V×0.3A=0.72W；此時滑動變阻器的電壓：U滑=U總-U=3V-2.4V=0.6V；根據(jù)歐姆定律滑動變阻器接入電路中的阻值為：；

（5）測完小燈泡的功率后，小明想繼續(xù)探究電流與電阻的關(guān)系，他將電源電壓的值調(diào)整為6V，把電流表的量程調(diào)整為0.6A，將圖中的小燈泡換為5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的四個定值電阻，使定值電阻兩端的電壓一直為U0不變。前三個電阻接入電路并順利完成實驗后，當(dāng)他把30Ω的電阻接入電路中時，無論如何調(diào)節(jié)滑片，都不能使電壓表的示數(shù)達(dá)到U0，根據(jù)串聯(lián)分壓的原理可知，電阻變大分得的電壓大于U0，滑動變阻器的電阻最大值較小，不能分去多余的電壓，則為完成實驗他可以采取的操作是降低U0的值，故選B；

（6）探究電流與電阻的關(guān)系”實驗時，應(yīng)控制不同電阻的電壓保持不變，保證電路中各元件的安全，且用四個電阻都能順利地完成實驗：因電流表的量程為0-0.6A，所以電路中的最大電流為0.6A，當(dāng)接入最小的電阻5Ω時，電壓表示數(shù)即為允許的最大電壓U大=R小I大=5Ω×0.6A=3V；因變阻器的最大阻值為30Ω，當(dāng)變阻器電阻全部連入電路中時，若接入最大的電阻R大=20Ω，此時電路中的最小電流，定值電阻的最小電壓U小=I小R定大=0.12A×20Ω=2.4V，故小明在第（5）問中設(shè)定的電壓值U0的取值范圍是2.4V～3V。