Question

13．小麗做測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)（小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣，電阻約10Ω）．所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為6V）、開關(guān)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（50Ω  1A）一個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）圖甲所示是小麗連接的部分電路，請(qǐng)將電路連接完整．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電路中電流大小為0.46A，此時(shí)小燈泡的電功率為0.92W．要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”）．

（3）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關(guān)系，
①他將小燈泡換成多個(gè)定值電阻R，保持電壓表示數(shù)始終為2V，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω．
②若將電流與電壓的比值$\frac{I}{U}$定義為一個(gè)新的物理量．該物理量的數(shù)值越大，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越小（選填“大”或“小”）．若將新物理量取名為“電導(dǎo)”，符號(hào)取為“G”，則電熱功率與電壓的關(guān)系式可以寫作：P=GU²（用“G”和“U”表示）．
（4）做完此實(shí)驗(yàn)后，小麗還想測(cè)量一只阻值約為數(shù)百歐的電阻R_x的阻值，與其他同學(xué)討論后，她通過增加一電阻箱R₀（0～9999Ω 5A）、定值電阻（200Ω 2A）、單刀雙擲開關(guān)等器材，設(shè)計(jì)出了A、B兩種方案（如圖丙）．在A、B兩種方案中，方案B可以讓測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，理由是方案B可以多次測(cè)量取平均值，減小誤差．（電表為理想電表）
（5）某學(xué)習(xí)小組在一次實(shí)驗(yàn)探究中利用電壓表和電流表測(cè)得了多組數(shù)據(jù)，記錄下來并通過在U-I 坐標(biāo)系中描點(diǎn)后作出圖象如圖�。�請(qǐng)判斷他們實(shí)驗(yàn)時(shí)的電路可能是圖戊中的哪一個(gè)C

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)物圖可知，滑動(dòng)變阻器與定值電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)量定值電阻兩端電壓，電流表測(cè)量電路電流；據(jù)此完善電路圖；
（2）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)；由P=UI求小燈泡功率；要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓，故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值；
（3）保持電壓表示數(shù)始終為2V，多次更換阻值不同的定值電阻R，根據(jù)串聯(lián)分壓公式求電阻；將電流與電壓的比值$\frac{I}{U}$定義為一個(gè)新的物理量，這個(gè)物理量就是R的倒數(shù)，數(shù)值越大電阻越小，G=$\frac{I}{U}$，變形得I=GU，再由P=UI得出關(guān)系式；
（4）方案A通過R_x與R串聯(lián)，測(cè)得R_x兩端電壓，然后單刀雙至開關(guān)由a到b再調(diào)節(jié)電阻箱，電壓表示數(shù)與在a點(diǎn)相同，則可求得電阻值；方案B先后把電壓表分別放在R_x和R₀兩端測(cè)出電壓值，由串聯(lián)分壓公式可求R_x．調(diào)節(jié)電阻箱阻值，可以多次測(cè)量取平均值，以減小誤差．
（5）由圖丁可知，當(dāng)電壓增大時(shí)，電流減小，電壓為零時(shí)，電流最大，A、B不符合，D是電壓大，電流也大，也不符合，只有C對(duì)．

解答 解：（1）電壓表測(cè)量定值電阻兩端電壓，電流表測(cè)量電路電流，根據(jù)題意連接如圖；

（2）電流表量程為0～0.6A，由表知0.4+3×0.02A=0.46A；
此時(shí)小燈泡電功率：P=UI=2V×0.46A=0.92w；
要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓，由2V增大到2.5V，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器阻值減小，故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)；
（3）根據(jù)串聯(lián)分壓公式及滑動(dòng)變阻器的最大值可得，$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，$\frac{2V}{R}$=$\frac{6V-2V}{50Ω}$，R=25Ω，；
將電流與電壓的比值$\frac{I}{U}$定義的這個(gè)物理量就是R的倒數(shù)，數(shù)值越大電阻越小，對(duì)電流的阻礙作用也越小；
由G=$\frac{I}{U}$，得I=GU，由電功率公式P=UI=U×GU=GU²；
（4）方案A通過R_x與R串聯(lián)，測(cè)得R_x兩端電壓，然后單刀雙至開關(guān)由a到b再調(diào)節(jié)電阻箱，電壓表示數(shù)與在a點(diǎn)相同，則可求得電阻值；
方案B先后把電壓表分別放在R_x和R₀兩端測(cè)出電壓值，由串聯(lián)分壓公式可求R_x．調(diào)節(jié)電阻箱阻值，可以多次測(cè)量．方案A，只能求一次阻值；方案B可以多次測(cè)量求平均值，以減小誤差．
（5）由圖丁可知，當(dāng)電壓增大時(shí)，電流減小，電壓為零時(shí)，電流最大，結(jié)合圖象可知C符合題意．
故答案為：
（1）見上圖
（2）0.46、0.92、右；
（3）25、小、GU²；
（4）B、方案B可以多次測(cè)量取平均值，減小誤差；
（5）C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接，滑動(dòng)變阻器的正確使用，電流表的讀數(shù)，電功率計(jì)算以及特殊方法測(cè)電阻等，綜合性強(qiáng)是比較難的一道題．