Question

6．如圖甲所示是“測量小燈泡電功率”的實(shí)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(biāo)有“20Ω  1A”字樣．

（1）請用筆劃線代替導(dǎo)線把圖甲中的實(shí)物電路連接完整；
（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片用調(diào)至B（選填“A”或“B”）端；
（3）正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表、電壓表指針均有偏轉(zhuǎn)，則小燈泡不發(fā)光的原因是滑動變阻器接入電路的阻值過大，燈泡的實(shí)際功率過��；
（4）實(shí)驗中，電壓表示數(shù)如圖乙所示，要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向左（選填“左”或“右”）移；
（5）一實(shí)驗小組的數(shù)據(jù)如表示數(shù)：

實(shí)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(shí)驗的數(shù)據(jù)無法從實(shí)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(diào)為0.3V．該小燈泡的額定功率是0.7W；
（6）另一實(shí)驗小組在原有器材基礎(chǔ)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(guān)、導(dǎo)線也能測出小燈泡的額定功率，請你在圖丙的方框內(nèi)畫出該小組的實(shí)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(lián)，滑動變阻器要采用“一上一下”的接法；
（2）為了保護(hù)電路，在連接電路時應(yīng)斷開開關(guān)，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處；
（3）發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮、電流表、電壓表指針均有偏轉(zhuǎn)，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(shù)，此時燈泡的電壓小于額定電壓，要燈泡正常發(fā)光，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律確定滑片移動的方向；
（5）分析表格的第1組數(shù)據(jù)，計算出滑動變阻器應(yīng)接入電路的阻值進(jìn)行判斷；
從表格數(shù)據(jù)中找出燈泡電壓為2.5V時的電流，根據(jù)P=UI計算額定功率；
（6）實(shí)驗器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)設(shè)計電路，即燈泡與定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)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(diào)節(jié)滑動變阻器使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓，然后測出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流的特點(diǎn)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(yīng)與燈泡串聯(lián)，滑動變阻器要采用“一上一下”的接法；如圖所示：

（2）閉合開關(guān)前，為了保護(hù)電路，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處，由甲圖可知滑片應(yīng)滑到B端；
（3）正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表、電壓表指針均有偏轉(zhuǎn)，則原因可能是：滑動變阻器接入電路的阻值過大，燈泡的實(shí)際功率過��；
（4）小燈泡額定電壓為2.5V，由圖乙可知，電壓表的示數(shù)為1.9V，低于額定電壓；要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，應(yīng)減小變阻器兩端的電壓，減小變阻器的阻值，應(yīng)將滑片向左端滑動，直到電壓表的示數(shù)為2.5V；
（5）由實(shí)驗數(shù)據(jù)知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為0.3V時，滑動變阻器的電壓應(yīng)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(yīng)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(shù)據(jù)；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(diào)為0.3V；
燈泡的額定電壓為2.5V，由表格數(shù)據(jù)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(shí)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(lián)，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(lián)，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(shí)驗電路圖如圖所示：

實(shí)驗步驟：
a、根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)S₁、S₂接1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)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(shù)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(shí)際功率過��；
（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(diào)為0.3V；0.7；
（6）見上圖．

點(diǎn)評 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗操作、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實(shí)驗設(shè)計等；最后一問：實(shí)驗設(shè)計是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．