Question

6．小明做測(cè)“小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用器材有：電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及符合實(shí)驗(yàn)要求的滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線．

（1）如圖甲所示是小明沒(méi)有連接完整的實(shí)物電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，幫小明將實(shí)物電路連接完整；
（2）小明連好電路閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，則原因可能是將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路．
（3）小明調(diào)整電路后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，要沒(méi)得最小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右（選填“左”或“右”）端滑動(dòng)．
（4）小明通過(guò)移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U-I圖象，根據(jù)圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W，由圖發(fā)現(xiàn)其不是直線，原因可能是燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個(gè)定值．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明僅將小燈泡換成定值電阻，來(lái)探究電流與電阻的關(guān)系，小明想要完成四組實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備好的定值電阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
（6）將電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，則定值電阻的阻值為5Ω．
（7）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表示數(shù)將變大（選填“變大”或“變小”）；為完成此四組實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的最大電阻應(yīng)不小于40Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓為2.5V確定電壓表選用的量程與燈并聯(lián)，由圖乙確定電流表選的小量程與燈串聯(lián)；
（2）小明連好電路閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，電路為通路，且電路中電流較小，說(shuō)明電路的電阻較大，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，據(jù)此分析；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分壓原理確滑片移動(dòng)的方向；
（4）由圖乙所示的U-I圖象找現(xiàn)額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求小燈泡的額定功率；
根據(jù)燈的電阻隨溫度的變化而變化分析；
（6）根據(jù)圖丙所示電流表選用的量程讀數(shù)，由歐姆定律的變形公式求定值電阻的阻值；
（7）根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求變阻器分得的電壓，由分壓原理求變阻器連入電路中的電阻確定滑動(dòng)變阻器的最大電阻應(yīng)不小于多少．

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，由圖乙知，電流表選用小量程與燈串聯(lián)，如下所示：

（2）小明連好電路閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，電路為通路，且電路中電流較小，說(shuō)明電路的電阻較大，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，則變阻器失去了變阻的作用，則原因可能是：將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路．
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為2.2V，小于燈的額定電壓2.5V，應(yīng)增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向右移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為額定電壓；
（4）小明通過(guò)移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U-I圖象，由圖可知，燈的額定電壓下的電流為0.2A，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
因燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個(gè)定值，根據(jù)U=IR，電流隨電壓的變化關(guān)系不是正比例關(guān)系，故其不是直線；
（6）將電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，由歐姆定律的變形公式，則定值電阻的阻值為：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.0V}{0.4A}$=5Ω；
（7）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)將 變大；
電源電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{4V}{2V}$=2倍，當(dāng)20Ω的電阻接入電路中時(shí)，由分壓原理，變阻器連入電路 中的電阻：
R_滑=2×20Ω=40Ω，即為完成此四組實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的最大電阻應(yīng)不小于40Ω．
故答案為：（1）如上所示；（2）將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路；（3）右；（4）0.5；燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個(gè)定值；（6）5；（7）變大；40．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)小燈泡電功率，考查電路的連接、反常現(xiàn)象的分析、操作過(guò)程、額定功率的計(jì)算、影響電阻的因素、控制變量法及歐姆定律的運(yùn)用、變化電路的分析和對(duì)器材的要求．