Question

【题目】在“测量小灯泡的电功率”实验中，可选择的器材有：两端电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，电流表(0﹣0.6A，0﹣3A)，电压表(0﹣3V，0﹣15V)，“20Ω 1A”的滑动变阻器R1和“5Ω 2A”的滑动变阻器R2，开关和导线若干，实验步骤如下：

(1)请用笔画线表示导线将图甲的电路连接完整，要求滑片向右移动时小灯泡变亮。

（_______________）

(2)连接好电路，正确操作，移动滑动变阻器的滑片P，小明发现灯泡忽亮忽暗，则故障可能_____；

A．滑动变阻器滑片接触不良 B．小灯泡短路

C．滑动变阻器短路 D．滑动变阻器断路

(3)故障排除后，小明移动滑片P，当电压表的示数如图乙所示为______V，若要使电压表的示数为额定电压，滑动变阻器滑片应向_____(选填“左”或“右”)移动。

(4)小明根据实验中获得的数据绘制的小灯泡“I﹣U”图象如图丙所示，则小灯泡的额定电功率为____W；

小明能用小灯泡来研究电流与电压的关系吗?(回答并简述其理由)_______；本实验中小明选用的滑动变阻器是_______(选填：“R1”或“R2”)。

(5)完成上述实验后，小明又找来5Ω、10Ω、20Ω、25Ω的电阻各一个，选择滑动变阻器R1来完成探究“电流与电阻的关系”的实验，电流表选择0﹣0.6A，电压表选择0﹣3V，要完成这四次实验，应控制的电压表示数的范围为___________V。

Answer 1

【答案】 A 2.7 左 0.75 不能用小灯泡来研究电流与电压的关系，因为小灯泡灯丝电阻不是定值 R1 2.5~3

【解析】

(1)[1]要求滑片向右移动时小灯泡变亮则滑动变阻器下端应接右端，根据“一上一下”原则，电路连接如图：

(2)[2]A．滑动变阻器滑片接触不良会导致电路时通时断，所以灯泡忽亮忽暗，符合题意；

B．小灯泡短路会导致灯泡不发光，不符合题意；

C．滑动变阻器短路会导致滑动变阻器不起作用，即移动滑片时灯泡亮度不变，不符合题意；

D．滑动变阻器是串联在电路中的，若滑动变阻器断路会导致整个电路断路，灯泡不发光，不符合题意。

(3)[3]由图乙可知，电压表使用0~3V量程，分度值为0.1V，则其所示为2.7V；

[4]若要使电压表的示数为灯泡的额定电压（2.5V），即要使灯泡电压降低，根据串联电路电压关系可知，则要使滑动变阻器两端电压升高，根据串联电路分压规律可知，则要将滑动变阻器电阻值调大，所以应将滑片向左端移动。

(4)[5]由图象可知，当小灯泡电压为2.5V时，通过灯泡电流为0.3A，则小灯泡的额定电功率为：

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

[6]由图象可知，通过灯泡的电流与灯泡两端电压不成正比，说明小灯泡灯丝的电阻不是定值，而研究电流与电压的关系应控制电阻一定，所以不能用小灯泡来研究电流与电压的关系。

[7]小灯泡正常发光时的电阻为：

RL===8.33Ω，

当小灯泡两端电压为2.5V时，滑动变阻器两端电压为：

UP=U总-U=4.5V-2.5V=2V，

根据分压规律，滑动变阻器阻值与灯泡阻值的关系为：

，

则小灯泡正常发光时，滑动变阻器的阻值为：

RP===6.67Ω，

所以“5Ω 2A”的滑动变阻器R2最大阻值太小，应选用“20Ω 1A”的R1。

(5)[8]电流表使用00.6A，故电路中的最大电流为0.6A，此时电路的总电阻最小（此时接入5Ω的电阻），根据欧姆定律可得，电压表示数的最大值为：

U最大=I最大R=0.6A×5Ω=3V；

当取最大的定值电阻时，对应的变阻器的最大电阻连入电路中，由欧姆定律可得，电路中的最小电流为：

I最小===0.1A，

则电压表的最小示数：

U最小=I最小R’=0.1A×25Ω=2.5V。

所以要完成这四次实验，应控制的电压表示数的范围为2.5V~3V。