Question

8．小橋小組的同學(xué)按圖甲所示的電路圖做“測量小燈泡的電阻”的實(shí)驗(yàn)，所用器材有：標(biāo)有“3.8V”字樣的待測小燈泡、電壓恒為6V的電源、標(biāo)有“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器、電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、電壓表（量程為0～3V、0～15V）、開關(guān)及導(dǎo)線若干．

（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是R=$\frac{U}{I}$．請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)圖甲圖所示的電路圖將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
（2）小橋檢查電路連接無誤后，將滑片移至阻值最大處再閉合開關(guān)，移動(dòng)一段滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表都有示數(shù)但燈泡不亮，則可能的原因是燈泡實(shí)際功率太�。�
（3）分析原因后，閉合開關(guān)，記錄下一組數(shù)據(jù)，然后從大到小調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，并將正確操作下的電壓表和電流表的示數(shù)填入下表．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表的示數(shù)U/V	電流表的示數(shù)I/A	小燈泡的電阻R/Ω
1	2.0	0.20
2	2.5
3	3.0	0.25
4	3.8	0.30
5	4.5	0.32

①當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，通過小燈泡的電流如圖丙所示，為0.22A；通過上表數(shù)據(jù)，可計(jì)算出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為12.7Ω（保留一位小數(shù)），還可以算出小燈泡的額定功率為1.14W．
②若小燈泡兩端最大可加的電壓為4.5V，為保證電路中各元件的安全，參照小橋的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器的阻值允許的變化范圍是20.0Ω～4.7Ω（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻的原理是歐姆定律；根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖．
（2）燈泡實(shí)際功率很小時(shí)，燈泡可能不發(fā)光．
（3）根據(jù)圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)；根據(jù)表示使用數(shù)據(jù)，由歐姆定律求出電阻，由P=UI求出燈泡功率．
應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器阻值．

解答 解：（1）應(yīng)用伏安法測電阻時(shí)，用電壓表測出電壓U，用電流表測出電流I，由R=$\frac{U}{I}$可以求出燈泡電阻阻值；
根據(jù)電路圖，把燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，實(shí)物電路圖如圖所示：

（2）閉合開關(guān)前滑片置于阻值最大處，閉合開關(guān)，電壓表與電流表都有示數(shù)，說明電路不存在斷路，燈泡也沒有發(fā)生短路，由于滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路，電路電阻很大，電路電流很小，燈泡實(shí)際功率很小，因此燈泡不發(fā)光，此時(shí)不需要急著換燈泡，正確做法是移動(dòng)滑片，觀察燈泡是否發(fā)光．
（3）①由圖示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.22A；
由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，燈泡額定電壓3.8V對(duì)應(yīng)的電流為0.3A，燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω，燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
②由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，燈泡電壓為2V時(shí)，電流為0.2A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓：U_滑=U-U₁=6V-2V=4V，和滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{1}}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20.0Ω；當(dāng)燈泡電壓為4.5V時(shí)，電流為0.32A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑′=U=U2=6V-4.5V=1.5V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為：R_滑′=$\frac{{{U}_{滑}}^{′}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.5V}{0.32A}$≈4.7Ω；
滑動(dòng)變阻器阻值變化范圍是20.0Ω～4.7Ω．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；實(shí)物電路圖如圖所示；（2）燈泡實(shí)際功率太��；（3）①0.22；12.7；1.14；②20.0；4.7．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)原理、連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)、電表讀數(shù)，求電阻、求功率問題；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直．