Question

【题目】学习了电功率的知识后，老师带领同学们去实验室研究“测定小灯泡的功率”实验．实验室的器材有：“2.5V”和“3.8V”两种规格的灯泡，滑动变阻器（20Ω 1A），电流表（0～0.6和0～3A）和电压表（0～3V和0～15V），开关，导线若干，电源（电压相等且保持不变）．请回答下列问题：
（1）用画笔代替导线完成图1甲的实物电路连接，要求滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数减小．
（2）为测出额定电压为3.8V的小灯泡额定功率，正确连接电路后，闭合开关移动滑片，灯泡正常发光，此时电流表示数如图1乙所示，则灯泡额定功率为W．
（3）实验时，小华发现自己无法准确判断电压表指针是否指向3.8V，于是他又做了两次实验，每次实验都认为电压表示数最接近3.8V．并将这三次功率的计算结果取平均值得出灯泡的额定功率．你认为小明这样处理数据的方法是 ． （选填“合理”或“不合理”）．
（4）实验中，甲、乙两组同学分别选用上述不同规格的小灯泡进行实验，调节滑片过程中电表示数都发生变化，当两组电路的灯泡都正常发光时，恰好电压表示数均为2.5V，电流表示数均为0.3A，并且甲组的灯泡比乙组的亮．小明发现，其中一组的电路连接有问题，造成这种现象的原因是 ， 由此可得出电源电压是V；调节滑动变阻器的滑片，使两组电路中小灯泡两端的电压均为2.5V时灯较亮．（选填“甲组”或“乙组”）．
（5）小明继续实验，利用上述器材和两个阻值已知且大小不等的定值电阻R1、R2 ， 设计了测量未知电阻Rx的四种实验电路（如图2所示）．由于电源电压未知，其中无法测出未知电阻Rx的是 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：滑动变阻器与灯泡串联，滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变小，则滑动变阻器的阻值增大，下面应接左边的接线柱，如图所示：

（2）1.14
（3）合理
（4）电压表与滑动变阻器并联；6.3；乙组
（5）甲
【解析】（2）正确连线后，闭合开关，移动滑片，直至电压表示数为灯泡的额定电压3.8V时，灯泡正常发光；根据图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A；小灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．（3）要正确测量小灯泡的额定功率，可使灯泡两端的电压为额定电压，分别测出三组电流值，计算出电功率求平均值；因为电压表无法准确显示3.8V的刻度，所以可通过小明的方法求平均值，这样比较合理．（4）由于灯泡额定电压一个是2.5V，一个是3.8V，当灯泡正常发光时电压表示数都是2.5V，则测额定电压为3.8V的灯泡功率时，电压表测量变阻器两端的电压，即电压表与滑动变阻器并联； 由于灯泡正常发光时的电流都是0.3A，则根据P=UI可知额定电压为2.5V的灯泡实际功率小，灯泡较暗，由题意知，甲组灯泡比乙组灯泡亮，则甲组使用的是3.8V的灯泡；由上分析可知：甲灯正常发光时灯泡两端电压为额定电压3.8V，滑动变阻器两端电压为2.5V，则电源电压为3.8V+2.5V=6.3V．
由于灯泡正常发光时的电流都是0.3A，则根据R= 可知额定电压3.8V灯泡的阻值大；调节滑动变阻器的滑片，使两组电路中小灯泡两端的电压均为2.5V时，根据P= 可知额定电压2.5V的灯泡实际功率大，灯泡的亮度大，所以乙组灯较亮．（5）甲图、将滑动变阻器接入电路的阻值最大，读出电压表的示数U1 ， 并根据欧姆定律求出电路中的电流I，再利用串联电路电压的特点求出被测两端电压为U﹣U1 ， 由于变阻器的阻值很大，所以U﹣U1接近零，所以该电路无法测量未知电阻的阻值；乙图、使滑动变阻器接入电路的阻值为零，此时被测电阻两端电压等于电源电压U，并读出电流表的示数I，则Rx= ，因此该电路可以测量出未知电阻的阻值；丙图、当开关S拨至1时，读出电流表的示数为I，然后根据U=IR求出R1两端电压，再利用串联电路电压的特点和欧姆定律的变形公式即可求出Rx的阻值，即Rx= ﹣R1 ， 因此该电路可以测量出未知电阻的阻值；
丁图、闭合开关，读出电压表的示数为U1 ， 然后根据欧姆定律求出电路中的电流，再利用串联电路电压的特点和欧姆定律的变形公式即可求出Rx的阻值，即Rx= = R1 ， 因此该电路可以测量出未知电阻的阻值．所以答案是：（1）见上图；（2）1.14；（3）合理；（4）电压表与滑动变阻器并联；6.3；乙组；（5）甲．