Question

【題目】小明同學(xué)在“測量小燈泡電功率”的實驗中，如圖所示，用到以下器材∶額定電壓為2.5V的待測小燈泡L1、滑動變阻器R1“50Ω 0.5A”、R2“100Ω 1A”、R3“800Ω 1.5A”各一個、電流表（0~0.6A、0~3A）、電壓表（0-3V、0-15V）、學(xué)生電源（電壓恒為6V）、開關(guān)、導(dǎo)線若干：

(1)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲的實物電路補充完整（要求滑片右移燈泡變暗，且導(dǎo)線不交叉）；

（_______）

(2)連接好電路，正確操作，移動滑動戀阻器的滑片P，小明發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表、電流表示數(shù)均為0，經(jīng)檢查電表完好，則故障可能是__________；

A.小燈泡斷路 B.小燈泡短路

C.滑動變阻器斷路 D.滑動變阻器短路

(3)故障排除后，小明移動滑片P，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時，滑動變阻器應(yīng)向_____（選填“左”或“右”）移動；使電壓表的示數(shù)達到額定電壓，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為____ W。

(4)小明根據(jù)實驗中獲得的6組數(shù)據(jù)繪制的小燈泡的“I-U”圖像如圖丙所示，則本實驗中小明對滑動變阻器的最佳選擇是_____（選填“R1”“R2”或“R3”）。由圖像可知小燈泡的電阻隨溫度的升高而_____（選填“增大”、“不變”或“減少”）；

(5)若實驗時調(diào)節(jié)燈泡L1正常發(fā)光后，小明再用標(biāo)有“2V ？A”的小燈泡L2替換L1，再次調(diào)節(jié)滑動變阻器讓L2正常發(fā)光，若前后兩次L1與L2的功率差△PL與滑動變阻器的功率差△P滑相等，則L2的額定功率為__________ W；

(6)完成上述試驗后，小明又找來10Ω、15Ω、20Ω的電阻各一個，重新選擇儀器和量程并設(shè)計好電路，準(zhǔn)備探究“電流與電阻的關(guān)系”的實驗，他將定值電阻的控制電壓設(shè)定為2V，接入電阻后，發(fā)現(xiàn)無論怎么調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表的的指針都無法準(zhǔn)確指在2V的刻度線上，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能為（______）

A.控制電壓為2V太低 B.電源電壓為6V太高 C.選擇了R3接入電路進行實驗

Answer 1

【答案】 C 左 0.75 R2 增大 0.3 C

【解析】

(1)[1]滑片右移燈泡變暗，即電流變小，電阻變大，故滑動變阻器以左下接線柱連入電路中，燈的額定電壓為2.5V，故電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，如下所示：

(2)[2] A．若小燈泡斷路，電流表無示數(shù)，則電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表與電源連通，電壓表有示數(shù)，故A不符合題意；
B．若小燈泡短路，電路為通路，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，故B不符合題意；
C．若滑動變阻器斷路，整個電路斷路，兩電表都沒示數(shù)，故C符合題意；
D．若滑動變阻器短路，電路為通路，電壓表、電流表示數(shù)較大，故D不符合題意；
故選C。
(3)[3]燈在額定電壓下正常發(fā)光，示數(shù)為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，故滑片向左移動，直到電壓表示數(shù)為額定電壓2.5V。
[4]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，電流大小為0.3A，則小燈泡的額定功率為

P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W

(4)[5]根據(jù)繪制的小燈泡的“IU”圖象如圖丙知，當(dāng)電壓為0.5V時，電流為0.1A，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律，此時變阻器連入電路中的電阻

故滑動變阻器的最佳選擇是R2。

[6]由圖丙知，當(dāng)電壓為1V、2V、3V時，對應(yīng)的電流分別為0.2A、0.3A、0.35A，由歐姆定律的變形公式，燈的電阻分別為：5Ω、6.67Ω、8.57Ω，即小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。

(5)[7]小燈泡L1正常發(fā)光時的電功率0.75W，此時滑動變阻器的電功率

L2正常發(fā)光時，則

△PL=△P滑

即

解得

所以L2的額定功率

(6)[8]探究“電流與電阻的關(guān)系”的實驗中，保持定值電阻兩端的電壓為2V，因為電源電壓為6V，所以滑動變阻器兩端電壓為4V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，即

所以當(dāng)分別將10Ω、15Ω、20Ω的電阻接入電路時，滑動變阻器接入電路的阻值分別是20Ω、30Ω、40Ω，理論上三個滑動變阻器均能滿足要求，可以使定值電阻的控制電壓達到2V。但發(fā)現(xiàn)無論怎么調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表的的指針都無法準(zhǔn)確指在2V的刻度線上，可能是因為選擇了R3接入電路進行實驗，因為R3的最大電阻為800Ω，在調(diào)節(jié)時，很容易滑過頭，難保證剛好分擔(dān)電壓4V。故選C。