Question

16．在測2.5V小燈泡（電阻大約為10Ω左右）額定功率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明連接了如圖甲所示的電路，其中電源電壓為6V．
（1）請用筆畫線將圖甲中的電路連接完整．

（2）在連接電路時(shí)，有甲“10Ω 1A”和乙“20Ω 1A”兩個(gè)滑動變阻器可供選擇，則應(yīng)該選擇變阻器乙（填“甲”或“乙”）連入電路，才能保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行．
（3）小明合理地連接好電路，閉合開關(guān)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮．小明分析了產(chǎn)生故障的原因（電流表、電壓表均無故障）．請你依據(jù)表一中電流表、電壓表示數(shù)出現(xiàn)的幾種情況，幫小明判斷故障原因，并將其填寫在表一對應(yīng)的空格里．
表一

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為0	示數(shù)為0
示數(shù)為0	示數(shù)不為0

（4）排除故障后，小明調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置，使小燈泡兩端電壓分別為2V、2.5V、2.8V，依次測出通過小燈泡的電流，并觀察發(fā)光情況，記錄在表二中．當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示為0.3A，此時(shí)小燈泡電阻是8.33Ω（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．小燈泡的額定功率是0.75W．
表二：

U/V	I/A	R/Ω	P/W	燈泡亮度
2	0.25	8	0.5	暗
2.5				亮
2.8	0.32	9	0.896	很亮

（5）將圖甲中的小燈泡更換成定值電阻，且電路連接完好，還可以完成的實(shí)驗(yàn)是B
A．探究電流的磁場強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系   B．探究電流與電壓的關(guān)系
C．探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系   D．探究電流與電阻的關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)必須斷開；根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)通過燈泡的電流確定電流表的量程且與滑動變阻器串聯(lián)，并注意電表正負(fù)接線柱的連接，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．
（2）當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，據(jù)此選擇滑動變阻器．
（3）燈泡不亮可能是電路斷路或燈泡短路：如果燈泡斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓；如果燈泡以外的電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表也無法測電壓，電壓表示數(shù)為0；如果燈泡短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表測導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
（4）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)小燈泡電阻，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率．
（5）已知電阻值，電路可測電阻兩端的電壓，流過電阻的電流，據(jù)此判斷可完成哪個(gè)實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）在連接電路時(shí)，為防止連接最后一根導(dǎo)線時(shí)，電路中電流過大燒壞電路元件，所以開關(guān)應(yīng)斷開；
燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；燈泡的額定電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與滑動變阻器串聯(lián)；注意電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出；滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．如圖所示：
 
（2）燈泡正常工作時(shí)，滑動變阻器兩端的電壓U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器接入電路的電阻R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
故滑動變阻器應(yīng)選乙（20Ω 1A）．
（3）①燈泡燈絲斷了，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，示數(shù)不為0，
②燈泡短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表測導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0，
③滑動變阻器開路，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表無法測電壓，示數(shù)為0．

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為0	示數(shù)為0	燈泡短路
示數(shù)為0	示數(shù)不為0	燈泡斷路

（4）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以燈泡正常工作時(shí)的電流為0.3A；
此時(shí)小燈泡電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.33Ω；
小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）把小燈泡換成定值電阻后，電阻阻值R，已知，由電壓表可測出電阻兩端的電壓U，電流表可測流過電阻的電流，因此利用該電路可完成“探究電流與電壓的關(guān)系”關(guān)系實(shí)驗(yàn)．故選B；
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）乙；
（3）如表格所示；
（4）0.3；8.33；0.75；
（5）B．

點(diǎn)評 本題考查了電壓表和電流表量程的選擇與連接、滑動變阻器的連接、電路故障的判斷、歐姆定律和電功率公式的簡單應(yīng)用，涉及的知識點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，給解題帶來了困難．