Question

3．在本学期学习电学知识过程中，小明利用如图a所示的电路图，做了多个实验，电阻R₀是待测定值电阻

（1）在做“伏安法”测电阻 的实验时，小明根据电路图a连接的电路如图b所示，并测得实验数据如下表所示．图中尚有两根导线未连接，请用笔画线代替导线完成电路连接（要求：滑动变阻器连入电路中的阻值最大）．
实验中，小明连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时，电压表的读数也随着变大，反之，随着变小，则发生这一现象的原因是D
A．电压表的正、负接线柱接错       B．电压表的量程选择不合适
C．电压表坏了                   D．电压表与滑动变阻器并联

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A
1	2.5	0.13
2	4.0	0.20
3	5.5	0.27

正确连接电路后开始实验，实验中，小明选用的是10Ω、20Ω和30Ω三个电阻中的一只，根据下表中测量数据判断，小明选用的定值电阻的阻值为20Ω．
（2）小明用小灯泡替换定值电阻R₀进行了“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡的额定电压是3.8V，灯丝电阻约10Ω．
①连接电路后闭合开关，移动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表均无示数，其原因可能是以下情况中的C．
A．小灯泡处断路      B．小灯泡被短接
C．变阻器处断路      D．电压表被短接
②电路连接完好后，改变变阻器滑片位置，测得下表中的三组数据，其中第一组数据电流表的示数如图c所示，其值为0.36A．由表中数据可知，小灯泡正常发光时的功率为1.52W、电阻为9.5Ω．

实验次数	电压U/V	电流I/A	小灯泡的亮度
1	3.00		暗
2	3.80	0.40	亮
3	4.50	0.42	很亮

③在实验过程中发现，当小灯泡两端的电压逐渐增大时，通过它的电流也随之增大，灯泡的亮度变亮，说明灯泡的亮度取决于它的实际功率．

Answer 1

分析 （1）在连接滑动变阻器时，应选择下端的其中一个接线柱，并使滑片远离接线柱，此时阻值最大，
电压表要并联在电路中，根据表中数据确定其量程的选择；
移动滑动变阻器的滑片P时，发现电流表示数变大，说明电路中电阻减小，连入电路中的电阻减小了，
根据分压原理，变阻器的电压变小，由此确定电压的表连接位置；
利用表中数据，通过欧姆定律的变形公式可计算电阻的大小；
（2）①根据电路故障现象分析电路故障原因；
②先判断出电流表的量程，而后据分度值读出电流表的示数，根据P=UI可计算出灯泡的额定功率；
根据欧姆定律的变形公式R=$\frac{U}{I}$求出灯泡的电阻；
③灯泡的亮度关键是看灯泡所在电路的实际电压的大小，实际电压大，实际功率就大，灯泡就亮，
实际电压小，实际功率就小，灯泡就暗．

解答 解：（1）由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，为了使滑动变阻器接入电路的阻值最大，
应将其A接线柱与定值电阻的右接线柱相连接；
电压表应与定值电阻并联，根据表中数据可知，电压表应选择0～15V量程，如图所示：

滑动变阻器连接电路中的电阻变大时，电压表的读数也随着变大，
反之，随之变小，说明电压表不是接在定值电阻的两端，而是电压表与滑动变阻器并联了．
故选：D．
根据表中数据，在误差允许的范围内，
由I=$\frac{U}{R}$得，定值电阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω．
（2）①A、如果灯泡断路，灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有示数，不符合题意，故A错误；
B、如果灯泡短接，灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，不符合题意，故B错误；
C、如果滑动变阻器断路，灯泡不亮，电流表与电压表都没有示数，符合题意，故C正确；
D、如果电压表短接，灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，不符合题意，故D错误．
故选：C．
②由表中数据可知，图乙中电流表选择的量程为0～0.6A，其分度值是0.02A，
故电流表的示数是0.36A．
由表中数据知灯泡正常发光时的电压为3.8V，电流为0.4A，
故此时灯的额定功率是：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
由I=$\frac{U}{R}$得，此时灯泡的电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
③在实验过程中发现，当小灯泡两端的电压逐渐增大时，通过它的电流也随之增大，
根据P=UI可知，电功率也增大，灯泡的亮度变亮，说明灯泡的亮度取决于它的实际功率．
故答案为：（1）见上图；D；20；
（2）①C；②0.36；1.52；9.5； ③实际功率．

点评 此题主要考查学生对于伏安法测电阻和测电功率实验的理解和掌握，涉及到实物电路的连接，重点是电表和滑动变阻器的连接、故障分析、额定功率的计算、电阻的计算等知识，也是常考的内容，在学习时一定要掌握好．