Question

【題目】在測(cè)量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中，所用小燈泡的額定電流為0.3A，正常工作時(shí)燈絲的阻值在10Ω﹣15Ω之間，所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為6V），開(kāi)關(guān)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（50Ω 1A）一個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲所示是小明沒(méi)有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖補(bǔ)充完整．
（2）閉合開(kāi)關(guān)前，甲圖中的滑片P應(yīng)位于最（選填“左”或“右”）端，閉合開(kāi)關(guān)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，原因可能是（寫出一種即可）．
（3）排除故障，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為V，小燈泡的額定功率為W．
（4）小華沒(méi)用電壓表，但多用了一個(gè)開(kāi)關(guān)，其它器材與小明的相同，她也測(cè)出了小燈泡的額定功率．她設(shè)計(jì)了如圖丙所示電路圖，請(qǐng)你幫她完成實(shí)驗(yàn)步驟并寫出測(cè)定額定功率的表達(dá)式．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖連接電路．然后閉合開(kāi)關(guān)S1 ， 移動(dòng)滑片P，使電流表的示數(shù)為A；
②再閉合開(kāi)關(guān)S2滑片P位置（填“動(dòng)”或“不動(dòng)”），記下電流表示數(shù)為I（A）；
③她根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確求出小燈泡的額定功率的表達(dá)式為W（表達(dá)式中的未知量只可含有小華實(shí)驗(yàn)步驟②測(cè)出的電流表示數(shù)“I”），小華在實(shí)驗(yàn)步驟②記下的電流表示數(shù)I具體數(shù)值應(yīng)該為A．
（5）小明同學(xué)又利用該電路來(lái)做探究電流跟電阻的關(guān)系，他將小燈泡換成多個(gè)定值電阻R，保持電壓表示數(shù)始終為2V，多次更換組織不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，更換的電阻阻值不能夠大于Ω．

Answer 1

【答案】
（1）如圖所示

（2）右,小燈泡斷路
（3）4,1.2
（4）0.3,不動(dòng),1.8﹣ ,0.9
（5）25
【解析】解：（1）燈泡額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，

則根據(jù)U=IR可知，燈泡額定電壓在3V～4.5V間，

故電壓表應(yīng)選0～15V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：

；
（2）為了電路安全，開(kāi)關(guān)閉合前滑片應(yīng)滑到阻值最大值處，因此甲圖中的滑片P應(yīng)位于最右端．

閉合開(kāi)關(guān)，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路是斷路，小燈泡不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的這部分電路斷路了，即小燈泡斷路．
（3）電壓表量程是0～15V，由圖乙可知，電壓表分度值是0.5V，電壓表示數(shù)是4V；

燈泡額定功率：P額=U額I額=4V×0.3A=1.2W；
（4）①按圖連接電路．然后只閉合開(kāi)關(guān)S1，移動(dòng)滑片P，使燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.3A；②再閉合開(kāi)關(guān)S2滑片P位置不動(dòng)，記下電流表示數(shù)為I（A）；此時(shí)燈泡短路，所以變阻器電壓等于電源電壓6V，

根據(jù)歐姆定律I= 得，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：

R滑= = ，

由此可知當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：

U滑=0.3A×R滑=0.3A× = V，

燈泡兩端電壓：

U燈=U﹣U滑=6V﹣ V；③小燈泡的額定功率的表達(dá)式：

P額=U燈I燈=（6﹣ ）V×0.3A=（1.8﹣ ）W．

由（3）可知，小燈泡的額定功率為1.2W，

即：P額=（1.8﹣ ）W=1.2W；

解得：I=0.9A．
（5）電源電壓U=6V，電阻兩端電壓U定=2V，

滑動(dòng)變阻器分壓U滑=U﹣U定=6V﹣2V=4V，

則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點(diǎn)得：I定=I滑，即： = ，

代入數(shù)據(jù)得： = ，解得R定= R滑；

因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器接入電路的阻值R滑≤50Ω，

所以更換的電阻阻值：

R定= R滑動(dòng)≤ ×50Ω=25Ω．

所以答案是：（1） ；（2）右；小燈泡斷路；（3）4；1.2；（4）①0.3；②不動(dòng)；③1.8﹣ ；（5）25．

【考點(diǎn)精析】本題主要考查了探究用電器的電功率實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握測(cè)量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用：（1）保護(hù)電路（2）改變燈泡兩端的電壓，進(jìn)行多次測(cè)量才能正確解答此題．