Question

5．在测定小灯泡的额定功率实验中，小明同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、电压恒为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和一个标有“20Ω　　1.5A”的滑动变阻器，小灯泡的额定功率小于2W，设计的电路如图甲所示的电路．

（1）连接电路时开关应处于断开（闭合/断开）状态．
（2）请用铅笔画线代替导线，按照图甲所示的电路图，将图乙的实物电路连接完整（要求滑片向左移动小灯泡变亮）．
（3）在实验中，若电压表示数为2V，为了使灯两端电压达到3.8V，必须将滑片向左（左/右）调节；当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙，则小灯泡的额定功率为1.52W．
（4）完成上述实验后，小明把小灯泡更换成定值电阻（如图丁），利用原电路继续探究“电流与电阻”的关系：实验时，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器使电压表示数为2V，记下对应的电流；再将5Ω的电阻更换为10Ω电阻继续实验，此时手跟的分工应该是：手向右（左/右）调节滑动变阻器的滑片，眼睛看电压表；当小明再换接15Ω的电阻，发现无论怎样调节滑动变阻器，都不能使电压表示数为2V，分析其可能的原因滑动变阻器的阻值偏小（答出一种情况即可）．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，连接电路时应断开开关；
（2）根据小灯泡的额定功率和额定电压，利用I=$\frac{P}{U}$计算出小灯泡的额定电流，选择合适的电流表量程；
根据电路图连接实物图，注意电流表量程的选择，滑动变阻器按一上一下的原则接入电路；
（3）灯泡电压小于额定电压，为使灯泡正常发光，应移动滑动变阻器滑片使滑动变阻器接入电路的阻值减小，使灯泡电压变大，根据滑动变阻器的接法判断滑片的移动方向；当灯泡电压等于额定电压时，灯泡正常发光；由电功率公式P=UI可以求出灯泡电功率．
（4）换用较大的电阻后，根据串分压的关系，电压表的示数会变大，则应增大滑动变阻器的阻值减小电阻两端的电压，保持电压表的示数不变；
换接15Ω电阻时，根据串分压的知识，电压表的示数变大，为使电压表的示数不变，所需滑动变阻器的阻值更大，电压表的示数无法达到2V，可能是滑动变阻器的阻值太小或是定值电阻两端的电压保持太低或是电源电压太高造成．

解答 解：（1）为了保护电路，连接电路时应断开开关；
（2）小灯泡的额定电压为3.8V，小灯泡的额定功率小于2W，
由P=UI，可得小灯泡的额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.53A＜0.6A，电流表应选0～0.6A的量程；
根据电路图可知，电流从正极出发，依次经过开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表，回到负极，电压表并联在小灯泡两端，
滑动变阻器上端接线柱已经接入电路，将滑动变阻器下端的接线柱与开关右端的接线柱连接，电流表选择0～0.6A的量程，将小灯泡0.6A接线柱与小灯泡左端接线柱连接；
实物图连接如下图：

（3）电压表示数2V小于灯泡额定电压3.8V，由电路图可知，应向左移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，灯泡两端的电压变大，当电压表示数等于灯泡额定电压3.8V时，灯泡正常发光，灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）将5Ω的电阻换为10Ω后，电压表的示数变大，所以应增大滑动变阻器的阻值，用手将滑片向右滑动，眼睛看电压表使电压表的示数为2V，并读出电流表的示数；
换接15Ω电阻时，根据串分压的知识，电压表的示数变大，为使电压表的示数不变，所需滑动变阻器的阻值更大，电压表的示数无法达到2V，可能是滑动变阻器的阻值太小或是定值电阻两端的电压保持太低或是电源电压太高造成的．
故答案为：（1）断开；（2）见上图；（3）左；1.52；（4）右；电压；滑动变阻器的阻值偏小．

点评 本题考查了选择连接电路图、实验操作、滑动变阻器的调节、求灯泡功率等问题，是实验的常考问题，一定要掌握；要根据灯泡正常发光时的电路电流选择电流表量程；连接电路图时，注意电流表量程的选择、滑动变阻器的接法．