Question

【題目】君君在探究“電流和電阻的關(guān)系”時(shí)，進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn)：

(1)君君連接了如圖甲所示的電路并將滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)到最大阻值處，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)_____（選填“電流表”或“電壓表”）無示數(shù)，請(qǐng)你在圖連接錯(cuò)誤的一條導(dǎo)線上畫“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接正確；（________）

(2)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30，君君想要控制定值電阻兩端電壓保持在2V不變，選取的定值電阻的阻值不能超過_____。如果選用的三個(gè)阻值分別為10、15、20的定值電阻，為了使三個(gè)電阻連入電路都能完成實(shí)驗(yàn)，則定值電阻兩端控制的電壓最小為_____V；

(3)君君又想測(cè)小燈泡的額定功率，他將定值電阻取下后換上一個(gè)額定電壓為2. 5V的小燈泡，在實(shí)驗(yàn)過程中，他調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V，為使小燈泡正常發(fā)光，她應(yīng)該向_____（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變器的滑片，小燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表示數(shù)如圖乙，則小燈泡的額定功率為_____W；

(4)同桌說君君應(yīng)該測(cè)量不同電壓下通過燈泡的電流，分別算出燈泡的功率后求平均值以減小誤差，請(qǐng)你替君君反駁她的說法_____；

(5)君君又找來一個(gè)滑動(dòng)變阻器和已知阻值為R0的定值電阻，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路測(cè)量一個(gè)額定電流為I額的小燈泡的額定功率（電源電壓未知）：

①_____（填開關(guān)斷開閉合情況）時(shí)讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U；

②_____（填開關(guān)斷開閉合情況），調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電壓表示數(shù)為_____；

③閉合開關(guān)S、S2、斷開S1、S3，保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表示數(shù)為U1；

④小燈泡的額定功率為_____（用題中所給物理量表示）。

Answer 1

【答案】電壓表 15 2.4 左 0.5 在不同電壓下燈泡的功率是不同 閉合開關(guān)S、S1、S2、S3 閉合開關(guān)S、S1、斷開S2、S3（或閉合開關(guān)S、S1） U－I額R0 （U－I額R0－U1）I額

【解析】

(1)[1]由電路圖可知，定值電阻被短路，電壓表測(cè)定值電阻兩端的電壓，所以電壓表無示數(shù)。

[2]將電阻串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在電阻的兩端，如圖所示：

(2)[3]電源為4節(jié)電池，一節(jié)電池電壓1.5V，電源電壓

=1.5V4=6V

定值電阻兩端電壓保持在2V不變，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為

6V2V=4V

滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30，根據(jù)串聯(lián)電路中電壓之比等于電阻之比，可知選取的定值電阻的阻值不能超過

30=15

[4]變阻器與定值電阻串聯(lián)，設(shè)電壓表示數(shù)為UV，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理有

=

左邊為一定值，故右邊也為一定值，當(dāng)定值電阻取最大時(shí)，變阻器連入電路中的電阻最大，即

=

解之

UV=2.4V

(3)[5]電壓表的示數(shù)為2V，小于燈的額定電壓2.5V，應(yīng)增大燈兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器兩端的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向左移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為額定電壓。

[6]由圖乙可知，電流表的量程為0，分度值為0.02A，故可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流為0.2A，則小燈泡的額定功率為

PL額=UL額IL額=2.5V×0.2A=0.5W

(4)[7]燈泡電壓增大，通過燈泡的電流增大，燈泡的實(shí)際功率增大，即在不同電壓下燈泡的功率是不同的，所以不能用求平均值來減小誤差。

(5)①[8]閉合開關(guān)S、S1、S2、S3，此時(shí)燈與定值電阻被短路，電路為滑動(dòng)變阻器的簡單電路，電壓表示數(shù)U即電源電壓。

②[9][10]閉合開關(guān)S、S1、斷開S2、S3，燈、滑動(dòng)變阻器、定值電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)燈和滑動(dòng)變阻器兩端電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電壓表示數(shù)為U。

③閉合開關(guān)S、S2、斷開S1、S3，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，為使小燈泡正常發(fā)光，保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表示數(shù)為U1，即滑動(dòng)變阻器兩端的電壓。

④[11]小燈泡的額定功率為

=(U－I額R0－U1)I額