Question

15．如圖甲是小明和同學做“測定小燈泡額定電功率”實驗的電路，電源電壓為6V，己知小燈泡正常工作時的電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲的電阻約為10Ω．

（1）請你用筆畫線代替導線把未連接完的實物電路連接成正確的完整電路（要求：導線不交叉且滑動變阻器滑片向右移動燈泡變亮）．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于A端（選填“A”或“B”），若實驗室有三種規(guī)格的滑動變阻器，分別是甲“10Ω  1A”、乙“20Ω  0.5A”、丙“50Ω  0.2A”，則小明應選用乙（選填“甲”、“乙”或“丙”）．
（3）若閉合開關，燈泡不亮，經檢查燈絲斷了，則電流表指針偏轉情況是無偏轉；電壓表指針偏轉情況是超滿偏．
（4）更換相同規(guī)格燈泡后，當滑動變阻器的滑片在某一位置時，電壓表的示數如圖乙所示，為了使燈泡正常發(fā)光，應將滑片向右（選填“左”或“右”）移動；小明進一步測置并推繪出小燈泡的電流隨電壓變化的曲找如圖丙所示，通過圖象可知小燈泡正常發(fā)光時的電功率為0.75W．
（5）另一位同學在連接好電路后，閉合開關，在移動滑動變阻器滑片P的過程中發(fā)現(xiàn)；燈泡變亮時電壓表示數變小；燈泡變暗時，電壓表示數變大．經檢查所用器材完好，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能電壓表與滑動變阻器并聯(lián)．
（6）他們繼續(xù)用如圖所示裝置來探究“電流與電壓的關系”，首先把5Ω的電阻接入原來小燈泡的位置，調節(jié)滑動變阻器依次測得數據如表一所示，由表一可歸納出：在電阻不變的情況下，導體中的電流跟它兩端的電壓成正比．接著他們探究“電流與電阻的關系”．其操作步驟是分別把5Ω、10Ω、15Ω的電阻接入原小燈
泡的位置，立即閉合開關記錄讀數如表二所示．由表中的實驗數據發(fā)現(xiàn)，通過導體的電流跟它的電阻不成反比，其原因可能是遺漏了重要的操作步驟，此步驟是：調節(jié)滑動變阻器的滑片，使定值電阻兩端的電壓相等
表一

次數	電阻R=5Ω
	電壓U/V	電流I/A
1	1.0	0.2
2	1.5	0.3
3	2.0	0.4

表二

次數	電陰R/Ω	電流I/A
1	5	0.24
2	10	0.20
3	15	0.16

Answer 1

分析 （1）根據滑片向右燈泡變亮確定下面所接接線柱；
（2）為保護電路，閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處；
計算出燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器的電阻，分析得出結論；
（3）若電路斷路，則電路中沒有電流，斷開電路兩端的電壓約等于電源電壓；
（4）根據圖乙讀出電壓表的示數，要使燈泡兩端的電壓增大，應減小滑動變阻器的阻值；
根據圖示確定電壓為2.5V時的電流，由P=UI計算出電功率的值；
（5）根據串分壓的知識和及歐姆定律進行分析，滑動變阻器的電阻變大，其兩端的電壓會變大，燈泡兩端的電壓會變�。�
（6）在電阻不變時，$\frac{U}{I}$的比值是定值，電流跟電壓成正比，否則不成正比；
由歐姆定律知，電壓一定時，電流跟電阻成反比，實驗發(fā)現(xiàn)，電流跟電阻不成反比，沒有控制好前提條件不變；

解答 解：（1）將電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，將變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向右移動，燈泡變亮，則電阻應變小，所以變阻器上面應連接左邊的C接線柱，如圖所示：

（2）連接電路中，開關應斷開，滑動變阻器連入電路的阻值應最大，此時滑片P應位于最左端即A端；
滑動變阻器的下面接了右邊的接線柱，所以應將滑片移至最左端即A端，使其阻值最大；
當燈泡正常發(fā)光時，變阻器兩端的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V；
額定電流大約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
此時滑動變阻器的電阻應為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω；甲的電阻太小，丙的電阻太大，乙比較適合；
（3）閉合開關，燈泡不亮，故障原因是燈絲斷了，此時電路中沒有電流，電壓表與滑動變阻器串聯(lián)了，故電流表沒示數指針不偏轉，而電壓表的示數接近電源電壓，其指針滿偏；
（4）燈泡的電壓小于額定電壓，根據U=IR可知，要增大燈泡兩端的電壓，應增大電路中的電流，減小電路中的電阻，即減小滑動變阻器接入電路的電阻，所以滑片應向B端）移動使燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V；
由圖象可知當燈泡兩端電壓u=2.5v時，燈泡的額定電流I=0.3A；
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）在調節(jié)滑動變阻器時，燈泡逐漸變亮（電路中電流變大），而電壓表的示數變小，說明電壓表不是接在小燈泡的兩端，而是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；
（6）由表一得：$\frac{U}{I}$=定值，所以在電阻一定時，電流跟電壓成正比；
探究電流跟電阻關系時，要保持電壓不變；
實驗時，分別把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置，立即閉合開關，原燈泡位置接入的電阻越大，分擔的電壓越大，沒有保持電阻兩端的電壓不變，所以得到電流跟電阻不成反比；
實驗時，應該把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置時，調節(jié)滑動變阻器滑片，使定值電阻兩端電壓相等．
故答案為：（1）見上圖；（2）A；乙；（3）無偏轉；超滿偏；（4）右；0.75；（5）電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；（6）正；調節(jié)滑動變阻器的滑片，使定值電阻兩端的電壓相等

點評 本題是測量小燈泡功率的實驗，考查了滑動變阻器的應用，電表的讀數及電功率的計算，并且涉及到研究電流與電壓關系中控制變量法的應用．