Question

5．小华同学对“伏安法”不太了解，向老师请教．物理老师告诉他，所谓“伏安法”就是通过测量电压和电流来得到有关物理量的一种研究方法．物理老师为了让小华深入理解“伏安法”，拿出了一些实验器材，有电压表、电流表、开关、6V的电源、“3.8V、0.4A”的小灯泡，标有“20Ω、1.5A”的滑动变阻器，导线若干．

（1）物理老师画出了图1甲的电路图，让小华同学按图连接实验器材，并要求：滑动变阻器的滑片向右移动，小灯泡变亮．请你代替小华完成图2乙的电路连接．
（2）小华连好电路后闭合开关，灯泡立即发出明亮耀眼的光．物理老师迅速断开了开关，告诉小华电路连接出现不当之处．你知道不当之处在哪里吗？答：滑动变阻器的阻值没有调到最大阻值．
（3）物理老师问到：利用该组实验器材能进行“伏安法”实验有：伏安法测电阻 和伏安法测电功率；它们的实验原理分别为：R=$\frac{U}{I}$ 和P=UI．
（4）物理老师移动滑动变阻器后，电流表和电压表出现了如图3示的现象，要求小华根据“伏安法”分别算出相关物理量：9.23Ω和0.624W．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电流选择电流表的量程，使电流表、灯泡、滑动变阻器以及开关串联连接；当滑动变阻器的滑片向右移动，小灯泡变亮，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故将滑动变阻器的右下接线柱接入电路；
（2）连好电路后，闭合开关，灯泡立即发出明亮耀眼的光说明电路电流很大，故滑动变阻器的阻值没有调到最大阻值处．
（3）伏安法既可以测量灯丝的电阻，又可以测量灯泡的功率；
（4）根据灯泡的额定电流和额定电压以及指针的位置确定电压表和电流表的量程，再根据仪表的分度值和指针位置读出仪表的示数，最后利用R=$\frac{U}{I}$和P=UI求出灯丝的电阻和灯泡的功率．

解答 解：（1）已知灯泡的额定电流为0.4A，因此电流表量程选择0～0.6A；
使电流表的0.6A接线柱与灯泡的左接线柱相连，使滑动变阻器的右下接线柱与开关的右接线柱相连；如下图所示：

（2）连接好电路后，闭合开关，灯泡立即发出明亮耀眼的光说明电路电流很大，说明滑动变阻器的阻值没有调到最大阻值处；
阻器没调到最大阻值．
（3）伏安法既可以测量灯丝的电阻，又可以测量灯泡的功率，因此利用“伏安法”进行的实验有伏安法测电阻和伏安法测电功率，其原理分别为R=$\frac{U}{I}$和P=UI；
（4）已知灯泡的额定电流为0.4A，因此电流表量程选择0～0.6A，分度值为0.1A，示数为0.26A；
因为灯泡的额定电压为3.8V，根据电压表的指针可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.4V；
由I=$\frac{U}{R}$可知，灯丝的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.26A}$=9.23Ω；
灯泡的功率：P=UI=2.4V×0.26A=0.624W．
故答案为：（2）滑动变阻器的阻值没有调到最大阻值；（3）伏安法测电阻；伏安法测电功率；R=$\frac{U}{I}$；P=UI；（4）9.23Ω；0.624W．

点评 本题考查了实物图的连接、实验注意事项、伏安法的应用和相关实验的原理、电流表和电流表的读数以及电阻和功率的计算等，涉及的知识点较多，是实验的常考问题，一定要掌握；对电表读数时，应先确定电表量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．