Question

7．如圖甲所示是“測量小燈泡額定功率”的實驗電路圖，其中電源用的是2節(jié)新干電池，滑動變阻器的銘牌標有“50Ω  1A”，選用的小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．

（1）小敏連接了如圖甲所示的部分實物電路，請你用筆畫線代替導線，將電路連接完整；
（2）小勇同學在實驗中連接好電路，閉合開關，移動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，則其原因可能是燈泡斷路；
（3）排除故障，開始實驗，移動變阻器滑片，直至燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則該燈泡的額定功率為0.5W；
（4）在不改變圖甲電路和元件的前提下，能否利用控制變量法來探究電流與電壓的關系？不能；為什么？燈泡的電阻隨溫度變化，不能控制電阻不變；
（5）物理老師在上課之前，查閱了該規(guī)格小燈泡的I與U的關系部分數(shù)據(jù)如表所示：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
U/V	0.20	0.80	1.40	2.00	2.50	2.90
I/A	0.02	0.08	0.13	0.18		0.21

實驗過程中，小勇發(fā)現(xiàn)無法得到上述表格中的一組數(shù)據(jù)，請根據(jù)所學的知識進行推斷應是第1次（填序號）數(shù)據(jù)，理由是無論如何移動滑片，燈泡兩端電壓都無法為0.2V，滑動變阻器的最大阻阻不足，如果想得到表中完整的數(shù)據(jù)可以采取的相應措施更換最大阻值大一些的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）本實驗中，滑動變阻器串聯(lián)入電路中，電壓表測燈泡兩端電壓，根據(jù)燈泡額定電壓表確定其量程；
（2）燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，電路可出現(xiàn)斷路，再根據(jù)電壓表示數(shù)情況分析判斷電路故障原因；
（3）額定電壓下燈泡正常發(fā)光，根據(jù)電流表的量程和分度值讀出此時通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）探究電流與電壓的關系，應控制電阻阻值不變；
（5）由串聯(lián)電路特點和歐姆定律，計算出滑動變阻器所需的最大阻值進行判斷．

解答 解：
（1）測量小燈泡額定功率的實驗中，滑動變阻器應一上一下串聯(lián)入電路中，電壓表測燈泡兩端電壓，燈泡額定2.5V，所以電壓表應使用0-3V量程，由此補畫實物連接如圖所示：
；
（2）閉合開關，移動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連．所以原因可能是燈泡斷路了；
（3）燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，因此閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以燈泡的額定電流為0.2A；
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）探究電流與電壓的關系，應控制電阻阻值不變，不改變圖甲電路和元件，由于燈泡電阻隨溫度變化為變化，不是定值，所以不能用該實驗裝置探究電流與電壓的關系；
（5）電源用的是2節(jié)新干電池，即電源電壓為3V．
由串聯(lián)電路的分壓原理知，當燈泡電壓最小時，滑動變阻器連入阻值最大．
由實驗數(shù)據(jù)知，當燈泡兩端的電壓為0.2V時，滑動變阻器的電壓應為3V-0.2V=2.8V，則滑動變阻器的電阻應為：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8V}{0.02A}$=140Ω，
而滑動變阻器的最大阻值為50Ω，所以不能得到上述數(shù)據(jù)，要想得到上述數(shù)據(jù)，應更換最大阻值大一些的滑動變阻器．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）0.5；（4）不能；燈泡的電阻隨溫度變化，不能控制電阻不變；（5）1； 無論如何移動滑片，燈泡兩端電壓都無法為0.2V，滑動變阻器的最大阻阻不足；更換最大阻值大一些的滑動變阻器．

點評 此題考查了實物電路的連接，考查了有關電阻、功率的計算，同時考查了滑動變阻器的使用及電路故障的分析，同時涉及到了串分壓的知識．