Question

15．在測(cè)量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電流為0.3A，燈絲阻值在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（“5Ω  2A”、“20Ω  1A”）兩個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲所示是沒(méi)有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖補(bǔ)充完整．
（2）小明選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為20Ω1A．
（3）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)，原因可能是燈泡斷路（寫出一種即可）．
（4）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4V，小燈泡的額定功率為1.2 W．
（5）在某次調(diào)節(jié)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小了△R₁，小燈泡的阻值變化了△R₂，則△R₁＞△R₂（選填“＞”、“＜”或“=”）
（6）小亮利用該電路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，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數(shù)，如果不更換其它實(shí)驗(yàn)器材，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更換的電阻阻值應(yīng)不能夠大于10Ω．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電壓表連線不完整，根據(jù)題意確定電壓表量程，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)．
（2）求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．
（3）常見(jiàn)的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（4）由圖乙確定電壓表量程與分度值，讀出電壓表示數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的功率．
（5）根據(jù)電流的變化判斷出總電阻的變化，得出電阻變化的大小關(guān)系；
（6）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出電阻最大阻值．

解答 解：（1）燈泡額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，則燈泡額定電壓U=IR在3V～4.5V間，電壓表應(yīng)選0～15V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖1所示：

（2）電路電流為燈泡額定電流0.3A時(shí)，由U=IR可知，燈泡兩端電壓約為3V～4.5V，此時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_燈，滑動(dòng)變阻器兩端電壓約為1.5V～3V，由R=$\frac{U}{I}$可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值約為5Ω～10Ω，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇“20Ω  1A”；
（3）閉合開(kāi)關(guān)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路存在斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路．
（4）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=UI=4V×0.3A=1.2W；
（5）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，此時(shí)燈泡的阻值變大，但電路中的電流變大，可知電路中的總電阻變小，所以變阻器減小的阻值大于燈泡增大的阻值，△R₁＞△R₂．
（6）電源電壓為6V，電壓表示數(shù)為2V，即電阻兩端電壓為2V，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：6V-2V=4V，串聯(lián)電路電阻兩端電壓與電阻阻值成正比，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是定值電阻的兩倍，滑動(dòng)變阻器最大阻值為20Ω，則定值電阻阻值不能超過(guò)10Ω．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）20Ω  1A；（3）燈泡斷路；（4）4；1.2；（5）＞；（6）10．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、電壓表讀數(shù)、求燈泡功率等問(wèn)題，屬于常見(jiàn)題型，知識(shí)點(diǎn)較多，但難度不很大．