Question

【题目】“测量小灯泡电功率”的实验中，电源为两节新干电池，电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的最大阻值20Ω.

(1)请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接(要求滑片向B滑动时，接入电路阻值减小，且导线不能交叉) ________.

(2)实验时，某个小组同学刚闭合开关就发现小灯泡亮度很亮然后马上熄灭了，老师指出了同学们操作时的错误是__，同时提醒同学们注意观察此时电表的示数，发现电流表无示数，电压表__________(选填“有示数”， “ 无示数”).

(3)断开开关，更换了相同规格的小灯泡后重新按照正确的操作进行实验.移动滑片，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定电流为___A,小灯泡的额定功率是___W, 小灯泡正常发光的电阻是__Ω.

(4)小华打算增加一个阻值为10Ω的定值电阻R0，只利用一只电压表，通过图中操作(开关S接“a”“b”各一次)来测量小灯泡的额定功率．图丙、丁是她设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是____．

A．两种方案都能
B．两种方案都不能

C．丙方案能，丁方案不能
D．丙方案不能，丁方案能

(5)小华还想探究“在电压一定的情况下，电流与电阻的关系”，于是将甲图中的小灯泡换成四个阻值分别为10Ω, 8Ω, 6Ω和4Ω的定值电阻，其余连接均不改变.在实验过程中，将4个定值电阻依次接入电路，调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压保持某个值U0不变，为了能够顺利得到4组I 、R数据，完成实验，该电压U0的取位大小应满足:___________ ；完成实验后，小华分析数据得到：在电压一定的情况下，___________的结论．

(6)完成实验后，小华想用原电路测某一定值电阻Rx的阻值，他用该电阻替换灯泡后，发现电压表损坏了，便将其拆除．若滑动变阻器的最大阻值用R0表示，你在不改变其他元件连接的方式下，帮他完成实验：(几次实验后，电池电压稍有下降)

实验步骤：A．_______________________________________；

B．_______________________________________；表达式：_______________(用所测物理量符号表示)．

Answer 1

【答案】 闭合开关前，未将滑片P移至最大阻值处 有示数 0.2 0.5 12.5 D 1V≤U0≤2.4V 电流与电阻成反比 滑片移至阻值最大处，记下电流表的示数Ib 将滑片移至阻值最小处 记下电流表的示数Ia Rx=

【解析】（1）在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡与滑动变阻器串联，要求滑片向B滑动时，接入电路阻值减小，即PB段电阻丝接入电路，接线柱B连入电路；电压表并联在小灯泡两端，选用量程0~3V。连线如下：

（2）实验时，某个小组同学刚闭合开关就发现小灯泡亮度很亮然后马上熄灭了，同学们操作时的错误是闭合开关前，未将滑片P移至最大阻值处。注意观察此时电表的示数，发现电流表无示数，电压表有示数。

（3）当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定电流为I额=0.2A，小灯泡的额定功率是P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W；

小灯泡正常发光时的电阻

（4）在丁图中，S拨到b，电压表测灯的电压，移动滑片使灯的电压为UL=2.5V，灯正常发光，保持滑片的位置不动，将S拨到a，电压表测灯与定值电阻的总电压ULR0，因电路的连接没有改变，各电阻大小和电压不变，根据串联电路电压的规律，定值电阻的电压UR0=ULR0-2.5V，根据欧姆定律可求通过定值电阻的电流，根据串联电路电流的特点即灯正常发光的电路，根据PL=ULIL可求灯的额定功率；

图丙中，S拨到b，电压表定值电阻的电压，S拨到a，电压表测灯与定值电阻的电压，无法确定灯泡是否正常发光，故丙方案不能，丁方案能。答案为D。

（5）把四个电阻分别串联接入电路中，为了保护电流表，电路中的电流不能超过0.6A，故电路的最小电阻，

电路中接入4Ω的电阻时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为：R滑小=R小-4Ω=1Ω；根据串联电路电压的规律，当电压表示数为U0时，变阻器分得的电压U滑=U-U0=3V-U0，

根据分压原理： ，即，因为探究电流与电阻关系时，应保持定值电阻两端的电压U0为定值，所以等式左边为定值，右边也为定值，当R滑最小为1Ω时，对应的定值电阻为4Ω，代入上式得：U0=2.4V，即定值电阻两端的最大电压为2.4V。

当定值电阻为最大10Ω时，同理，对应的变阻器有最大值R滑大=20Ω，代入上式得：U0=1V，即1V≤U0≤2.4V

分析数据得到：在电压一定的情况下，电流与电阻成反比的结论。

（6）实验步骤：

A．滑片移至阻值最大处，记下电流表的示数Ib ，

B．将滑片移至阻值最小处 ，记下电流表的示数Ia ，

因电源的电压不变，所以，U=IaRx=Ib（Rx+R0）

解得： .