Question

2．在测量小灯泡正常发光时的电阻的实验中，选用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，图甲是未连接完整的实验电路．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向左移动时灯泡变亮）．
（2）闭合开关后，缓慢移动滑动变阻器的滑片p，同时观察电压表（选填“电压表”或“电流表”）示数的变化，当电压表的示数如图乙所示时，若要测得小灯泡正常发光时的电阻，滑片P应向A（选填“A”或“B”）端移动．
（3）实验时闭合开关，两表均有示数，若将小灯泡从灯座中取走，电压表有示数（选填“有”或“无”）．
（4）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图丙所示的I-U图象，由图象可知，小灯泡正常发光时的电阻是10Ω．该实验中，可供选择的滑动变阻器有“5Ω  1A”和“10Ω 0.5A”及“30Ω  1A”，你应选择“10Ω0.5A”．
（5）小李认为利用此装置也可测出小灯泡的额定功率，你若也这样认为，则它的额定功率为0.625W（若不能测出，则填“无法测出”），小李同时提出，利用此装置还可探究电流与电压的关系，为此，他们小组争论不休，你认为不能（选填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析 （1）掌握滑动变阻器的连接方式：一上一下；
（2）要测量小灯泡正常发光时的电阻，需使小灯泡两端的电压等于额定电压；
确定电压表的量程后读出电压表的数值，根据串分压的知识或欧姆定律判断滑动变阻器阻值的变化，得出滑片移动的方向；
（3）掌握断路的概念及特点，若串联电路发生断路，则电路中不会有电流，用电器不工作，断路处的电压为电源电压；
（4）根据图象确定额定电压下的电流，根据公式R=$\frac{U}{I}$计算出电阻的阻值；再根据串联分压特点求出滑动变阻器的阻值；
（5）根据P=UI求出其额定功率；探究电流与电压的关系时，应控制导体的电阻一定．

解答 解：（1）为保护电路，连接电路时，开关应断开；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，P向左移动，灯泡变亮，通过灯泡的电流变大，即电流表的示数变大，则变阻器的阻值应变小，所以下面应接左边接线柱，如图所示：

（2）实验中要注意观察电压表的示数，由图乙知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为1.8V；
要测灯泡正常发光时的电阻，需使灯泡两端电压由1.8增大到2.5V，滑动变阻器两端电压要减小，根据串分压的知识可知，滑动变阻器连入电路的阻值减小，即滑片向A端移动；
（3）实验时闭合开关，两表均有示数，若将小灯泡从灯座中取走，此时电路相当于电压表与滑动变阻器串联，由于电压表的电阻太大，电路中的电流几乎为零，因此电流表无示数，而电压表有示数（几乎为电源电压）．
（4）由图象可知，当小灯泡L正常发光时的电压为2.5V，由图象可知对应的电流为0.25A；因此小灯泡正常发光时的电阻是R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
灯泡正常发光时其两端的电压为2.5V，滑动变阻器两端的电压为U_滑=4.5V-2.5V=2V，
滑动变阻器的最小阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω，所以选择“10Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（5）小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
探究电流与电压的关系时，应控制导体的电阻一定，而小灯泡的电阻随着温度的改变而改变，不是定值电阻，所以无法探究电流与电压的关系．
故答案为：（1）如上图；（2）电压表；A；（3）有；（4）10；“10Ω 0.5A”；（5）0.625W；不能．

点评 本题考查了实物图的连接、滑动变阻器的使用、电压表的读数、电路故障的判断、功率的计算等．其中实物图的连接在实验题中出现的频率很高，一定要掌握．