Question

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）请用笔画线将图甲中的电路连接完整．
（2）在连接电路时，有甲“10Ω 1A”和乙“20Ω 1A”两个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器______（填“甲”或“乙”）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，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮．小明分析了产生故障的原因（电流表、电压表均无故障）．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里．
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	R/Ω	P/W	灯泡亮度
2	0.25	8	0.5	暗
2.5				亮
2.8	0.32	9	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______Ω（计算结果保留两位小数）．小灯泡的额定功率是______W．
（5）将图（甲）中的小灯泡更换成定值电阻，且电路连接完好，还可以完成的实验是______．
A．探究电流的磁场强弱与电流大小的关系    B．探究电流与电压的关系
C．探究电流产生的热量与电阻的关系        D．探究电流与电阻的关系．

Answer 1

【答案】分析：（1）连接实物图时，要注意电压表与灯泡并联，电流表串联，变阻器的连接柱应一上一下；
（2）选择变阻器时，要根据电源电压与变阻器的最大阻值进行粗略的计算；
（3）短路和断路是电路中最常见的故障，依次假设出故障的原因，再分析电路中的现象进行对照；
（4）读取电流表示数时要注意看清它的量程和分度值，电灯泡的电阻要用公式R=U/I求出，额定功率则利用P=UI计算；
（5）定值电阻的阻值晚稳定，因此根据欧姆定律可知，电压与电流的比值是不变的，可利用其来探究电流与电压的关系．
解答：解：（1）电路连接如图所示；
（2）如图选用最大阻值为10Ω的滑动变阻器，当其阻值为10Ω时，与灯泡平分电源电压6V，则灯泡两端的电压超过其额定电压2.5V，却无法再使其变小，因此不合要求．需选取更大的滑动变阻器才行，因此，乙符合要求；
（3）电流表有示数，说明电路是接通的，电压表无示数，说明灯泡两端没有电压，因此，可断定此时灯泡短路；
电流表无示数，说明灯泡处不通，电压表有示数，说明电压表处连通，又知道电压表的内阻非常大，因此，可断定此时灯泡断路，见下表．

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）读图可知，电流表所选量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.3A．此时小灯泡的电阻R===8.33Ω；此时小灯泡的电功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）灯泡换成定值电阻后，根据欧姆定律R=U/I，则电压与电流的比值就是电阻的值，这样通过调节滑动变阻器改变电压的大小，使电流改变，可分析在阻值一定时，电流与电压的关系，故选项B符合题意．
故答案为：（1）如图；（2）乙；（3）灯泡短路，灯泡断路；（4）8.33，0.75；（5）B．
点评：测小灯泡功率与测小灯泡电阻的电路图是完全相同的，因此，我们要重点掌握．连接电路和选择仪器时结合实验目的，并注意电表、滑动变阻器的相关要求．分析电路故障时，重点从“短路”或“断路”角度进行偿试．同时，在这一实验中，我们还应熟练掌握电表的读数以及欧姆定律公式、电功率公式的应用．