Question

20．（1）小華利用如圖甲所示的電路驗(yàn)證電功與電壓的關(guān)系．

①甲燈泡和乙燈泡工作時(shí)的電阻要不同（選填“相同”或“不同”）．
②幫小華在圖甲上補(bǔ)畫導(dǎo)線，使其成為完整的實(shí)驗(yàn)電路．
③正確連接好電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)兩燈泡始終不亮，且電壓表V₁有示數(shù)、V₂無示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因可能是甲燈斷路．
④排除故障后，小華正確操作，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的結(jié)論．支持該結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：電壓表V₂的示數(shù)較大，燈泡乙（選填“甲”或“乙”）較亮．
（2）小明要測量標(biāo)有“0.3A”字樣的小燈泡的額定功率．現(xiàn)有器材：電壓恒為5V的電源，一只電流表，標(biāo)有“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器A和標(biāo)有“×Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器B（阻值模糊不清），實(shí)驗(yàn)過程如下：
①選用滑動(dòng)變阻器A，設(shè)計(jì)電路如圖乙所示，正確連接電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，小燈泡正常發(fā)光．
②斷開開關(guān)，保持滑動(dòng)變阻器A的滑片位置不變，用滑動(dòng)變阻器B替換小燈泡后，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器B的滑片，使電流表示數(shù)為0.3A．
③保持滑動(dòng)變阻器B的滑片位置不變，把另一只滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最大（選填“最大”或“最小”）端，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定電功率為0.45W．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的分配與其電阻成正比來分析；②為保證安，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器應(yīng)移到阻值最大處，且滑動(dòng)變阻器要接入一上一下兩個(gè)接線柱，因而燈泡的右端應(yīng)與變阻器的B端相連；③發(fā)現(xiàn)兩燈泡始終不亮，且電壓表V₁有示數(shù)、V₂無示數(shù)來判斷電路故障；④根據(jù)P=UI分析．
（2）②③根據(jù)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)要求，再利用歐姆定律來分析并計(jì)算．

解答 解：（1）
①根據(jù)W=UIt分析，此時(shí)電流是一定的，必須要保證R不同，根據(jù)歐姆定律可知加在燈泡兩端的電壓也不同，才能驗(yàn)證電功與電壓的關(guān)系；
②為保證安全，滑動(dòng)變阻器應(yīng)移到阻值最大處，且滑動(dòng)變阻器要接入一上一下兩個(gè)接線柱，因而燈泡的右端應(yīng)與變阻器的B端相連．如圖所示：

③只有甲燈斷路，電壓表V₁串聯(lián)接入電路，才能使無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)兩燈泡始終不亮，且電壓表V₁有示數(shù)、V₂無示數(shù)；
④根據(jù)P=UI分析得，電流一定時(shí)，電壓越大，P就越大，燈也就越亮．
（2）
②用滑動(dòng)變阻器B替換小燈泡，為使電流表示數(shù)仍然為0.3A，就應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使滑動(dòng)變阻器B的電阻與小燈的電阻一致；
③用滑動(dòng)變阻器B替換小燈泡在②調(diào)節(jié)后，滑動(dòng)變阻器B就可等效為小燈泡了，因此要保證滑動(dòng)變阻器B的阻值不變，不移動(dòng)其滑片；把滑動(dòng)變阻器A的滑片移到阻值最大處就可以求出滑動(dòng)變阻器B兩端的電壓，進(jìn)而可求出小燈泡兩端的電壓U=5V-0.2A×20Ω=1V，再根據(jù)歐姆定律可求出小燈泡兩端的電阻R=$\frac{1V}{0.2A}=5Ω$，再由P=I²R知，小燈泡的額定電功率為P=（0.3A）²×5Ω=0.45W．
故答案為：（1）①不同；②見上圖；③甲燈斷路； ④乙；（2）②B； ③B；最大；0.45．

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是燈泡的電阻會(huì)隨著溫度而變化，此題為了減小誤差，將小燈泡換成了電阻不隨溫度變化的滑動(dòng)變阻器．此題有一定的綜合性，又不是太難，同學(xué)們在平時(shí)一定要注意這種題型．