Question

8．興趣小組同學(xué)開展電學(xué)研究活動．

（1）要測量小燈泡的額定功率，實驗室提供的器材有：標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為3V）、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干．
①小虎所接的實驗電路如圖甲所示，電路中部分連接不合理，但只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法．
②改正電路后，移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大．閉合開關(guān)，此時電壓表示數(shù)為1V，電流表示數(shù)為0.2A，則滑動變阻器的最大阻值為10Ω．
③移動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，其值為0.26A，小燈泡的額定功率為0.65W．
④小華在實驗過程中，移動變阻器滑片時，小燈泡突然熄滅．經(jīng)判斷，電路故障是小燈泡或電流表被燒壞．查找故障時，在不拆開電路的情況下，他把一根導(dǎo)線接在電流表兩端，小燈泡仍不發(fā)光，可判斷電路故障是小燈泡斷路．
（2）小麗等同學(xué)連接并聯(lián)電路時用幾節(jié)舊電池做電源，發(fā)現(xiàn)“兩個小燈泡并聯(lián)的電路中再并聯(lián)一個小燈泡，原來的兩個小燈泡都變暗了”．他們認為，再并聯(lián)一個小燈泡后，原來燈泡因兩端的實際電壓變小而變暗，但不知道實際電壓變小的原因，于是幾位同學(xué)提出了以下三種猜想：
猜想1：并聯(lián)的燈泡越多，導(dǎo)線損失的電壓越大
猜想2：并聯(lián)的燈泡越多，電池兩端輸出的電壓越小
猜想3：并聯(lián)的燈泡越多，干路中的電流越小
①根據(jù)所學(xué)知識，可以判斷猜想3是錯誤（選填：“錯誤”、“正確”）的．
②為了驗證其他猜想，他們設(shè)計了如圖丙所示的電路進行實驗（注：電壓表V₁并聯(lián)在電池組兩端）．現(xiàn)有四個阻值相同的電阻，先將其中一個電阻連接在A、B兩點間，讀出開關(guān)閉合前電壓表V₁的示數(shù)，以及開關(guān)閉合后電壓表V₁、V₂的示數(shù)．然后分別將兩個電阻、三個電阻、四個電阻并聯(lián)在A、B兩點間，進行多次實驗．記錄的實驗數(shù)據(jù)如表所示．

電阻只數(shù)	電壓表V1示數(shù) U1/V		電壓表V2示數(shù)U2/V
	開關(guān)斷開	開關(guān)閉合
1	6.00	5.85	5.84
2	6.00	5.71	5.69
3	6.00	5.58	5.55
4	6.00	5.45	5.41

根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答：猜想1是正確（選填：“錯誤”或“正確”）的．
分析可知，電池輸出的實際電壓和電路中電流有關(guān)．電路中電流越大，電池兩端輸出的實際電壓越�。�
“兩個小燈泡并聯(lián)的電路中再并聯(lián)一個小燈泡，原來的兩個小燈泡都變暗了”．想一想，導(dǎo)致原來兩個燈泡實際電壓變小的主要因素是導(dǎo)線的電阻和電池本身的內(nèi)阻及電路中電流大�。�判斷的依據(jù)是串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)小燈泡的額定電壓為2.5V，可知電壓表的量程應(yīng)選擇0～3V．
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值．
③根據(jù)電流表的量程和分度值確定電流表的示數(shù)；根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．
④導(dǎo)線接在電流表兩端，會造成電流表短路，根據(jù)燈泡的亮暗可以判斷電路故障；
（2）①根據(jù)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)規(guī)律，由歐姆定律判斷；
②損失的電壓等于閉合開關(guān)時V₁的示數(shù)減去V₂的示數(shù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論；
電池兩端輸出的實際電壓即電壓表V₂的示數(shù)，由4次實驗電路中總電流的變化，結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，U_燈=U-U_線，結(jié)合歐姆定律分析作答．

解答 解：（1）①標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓為3V），故電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，原電路電流表選用大量程了不合理，改正后如下所示：

②改正電路后，移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大．閉合開關(guān)，此時電壓表示數(shù)為U_表=1V，即燈的電壓為1V，電流表示數(shù)為0.2A，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U_表=3V-1V=2V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過變阻器的電流I_滑=0.2A，由歐姆定律，則滑動變阻器的最大阻值為：
R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}=\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
③移動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，其值為0.26AA，小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
④當導(dǎo)線接在電流表的兩端時，就能排除電流表的故障，小燈泡不亮，說明是小燈泡的故障，小燈被燒壞而斷路．
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，設(shè)上表中電阻只數(shù)為1、2、3、4時的電阻為R₁、R₂、R₃、R₄，根據(jù)電阻的并聯(lián)規(guī)律，并聯(lián)的電阻小于其中任一個電阻，R₁＞R₂＞R₃＞R₄，設(shè)導(dǎo)線自身的電阻為r，根據(jù)電阻串聯(lián)，4次實驗的總電阻逐漸減小，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，電路中的電流逐漸大，并聯(lián)的燈泡越多，干路中的電流越大，故猜想3是錯誤的；
②由表中數(shù)據(jù)可知，當分別將一個電阻、二個電阻并聯(lián)、三個電阻并聯(lián)、四個電阻并聯(lián)接入AB間時，損失的電壓等于閉合開關(guān)時V₁的示數(shù)減去V₂的示數(shù)，U_損=U₁-U₂，導(dǎo)線上損失的電壓分別為0.01V、0.02V、0.03V、0.04V，損失的電壓逐漸增大，故并聯(lián)的燈泡越多，導(dǎo)線損失的電壓越大，猜想1是正確的；
由上分析可知，4次實驗的總電阻逐漸減小，由歐姆定律，電路中的電流逐漸大，電源輸出的電壓（分別為5.84V、5.69V、5.55V、5.41V）逐漸變小，故電池輸出的實際電壓和電路中電流有關(guān)，電路中電流越大，電池兩端輸出的實際電壓越小；
在圖丙中，開關(guān)斷開與閉合時，電壓表V₁示數(shù)之差即為電源內(nèi)阻的電壓，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，U_燈=U-U_線-U_內(nèi)阻，由上分析可知，導(dǎo)致原來兩個燈泡實際電壓變小是因為導(dǎo)線上分得的電壓和電池內(nèi)阻的電壓，根據(jù)U=IR，決定導(dǎo)線上電壓的大小的因素是導(dǎo)線的電阻和電池內(nèi)阻大小及電路中電流大�。�
故答案為：（1）①如上所示；②10；③0.26；0.65；④小燈泡斷路；
（2）①錯誤；②正確；��；導(dǎo)線的電阻和電池內(nèi)阻的大小及電路中電流大��；串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律．

點評 本題測量小燈泡的額定功率，考查電路的連接、電阻的計算、電表讀數(shù)、額定功率的計算和故障分析，同時對功率增大時，導(dǎo)線上分得的電壓變化對用電器功率的因素作了討論，關(guān)鍵是熟練運用串聯(lián)電路的規(guī)律及電阻的并聯(lián)規(guī)律及歐姆定律，從表中獲取相關(guān)的信息靈活解決問題．