Question

20．在测2.5V小灯泡（电阻大约为10Ω左右）额定功率的实验时，小明连接了如图甲所示的电路，其中电源电压为6V．
（1）在连接电路时，开关必须断开．请将实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮）．
（2）若在连接电路时，有A （10Ω 1A）和B （20Ω 1A）两个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器B（填“A”或“B”）连入电路，才能保证实验顺利进行．

（3）小明合理地连接好电路，闭合开关，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮．小明分析后发现是灯泡的故障．请你依据表一中电流表、电压表示数出现的几种情况，帮小明判断故障原因，并将其填写在表一对应的空格中．
表一：

电流表	电压表	故障原因
示数不为0	示数为0
示数为0	示数不为0

表二：

U/V	I/A	P/W	灯泡亮度
2	0.25	0.5	暗
2.5			亮
2.8	0.32	0.896	很亮

（4）排除故障后，小明调节变阻器滑片的位置，使小灯泡两端电压分别为2V、2.5V、2.8V，依次测出通过小灯泡的电流，并观察发光情况，记录在表二中．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡电阻是8.33Ω（计算结果保留两位小数）．小灯泡的额定功率是0.75W．
（5）分析表格中的数据可知灯泡的亮度由实际功率决定．
（6）将图甲中的小灯泡更换成定值电阻（有多种阻值电阻可选用）后，下列实验还可以完成的是C．
①探究电流的磁场强弱与电流大小的关系    ②探究电流与电压的关系
③探究电流产生的热量与电流的关系        ④探究电流与电阻的关系
A．①②．   B．②③④．    C．②④．     D．③④

Answer 1

分析 （1）连接电路时开关应断开；实验中电流表、滑动变阻器、灯泡串联，电压表测灯泡两端电压，根据灯泡额定电压选择电压表量程，根据灯泡正常工作时的电流选择电流表量程，滑动变阻器的滑片右移动时小灯变亮，选择滑动变阻器的接线柱；
（2）灯泡正常发光时，由串联电路特点和欧姆定律计算滑动变阻器连入阻值，从而选择合适的规格；
（3）灯泡不亮可能是电路断路或灯泡短路：如果灯泡断路，电流表无示数，电压表串联在电路中，测电源电压；如果灯泡以外的电路断路，电流表无示数，电压表也无法测电压，电压表示数为0；如果灯泡短路，电路是通路，电流表有示数，电压表测导线电压，示数为0．
（4）根据电流表的量程和分度值读出灯泡正常发光时的电流，根据欧姆定律求出此时小灯泡电阻，根据P=UI求出小灯泡的额定功率．
（5）分析表中数据找出决定灯泡亮度的因素．
（6）已知电阻值，电路可测电阻两端的电压，流过电阻的电流，据此判断可完成哪个实验．

解答 解：（1）为了保护电路，连接电路时开关应断开；
测灯泡功率的实验中，电流表、滑动变阻器、灯泡串联，电压表测灯泡两端电压，灯泡额定电压2.5V，所以电压表选择0-3V量程，
灯泡正常工作时的电流约I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.2A，所以电流表选择0-0.6A量程，滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮，所以应将滑动变阻器B接线柱接入电路，如图所示：
；
（2）灯泡正常发光时，灯泡两端电压2.5V，
滑动变阻器连入电路的阻值为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.2A}$=17.5Ω，所以应选择20Ω 1A的滑动变阻器；
（3）①灯泡灯丝断了，电路断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中，测电源电压，示数不为0，
②灯泡短路，电路是通路，电流表有示数，电压表测导线电压，示数为0，
③滑动变阻器开路，电路断路，电流表示数为0，电压表无法测电压，示数为0．

电流表	电压表	故障原因
示数不为0	示数为0	灯泡短路
示数为0	示数不为0	灯泡断路

（4）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以灯泡正常工作时的电流为0.3A；
此时小灯泡电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.33Ω；
小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）由表知，随灯泡电压U的增大，流过灯泡的电流I增大，灯泡逐渐变亮，灯泡的实际功率P=UI增大；
由此可见：小灯泡的亮暗由小灯泡的实际功率决定．
（6）把小灯泡换成定值电阻后，电阻阻值R，已知，由电压表可测出电阻两端的电压U，电流表可测流过电阻的电流，因此利用该电路可完成“探究电流与电压的关系”关系实验，故选C．
故答案为：
（1）断开；见上图；
（2）B；
（3）见上表格；
（4）8.33；0.75．
（5）实际功率；（6）C．

点评 本实验考查了电路连接、求灯泡额定功率、决定灯泡亮度的因素、电路故障的分析等，考查内容较多；分析表中所给数据，由表中数据获取所需信息是解题的关键；要加强对实验数据分析能力的培养．