Question

【題目】小莫同學(xué)做“測(cè)量小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)中，所用電源電壓恒為4V．小燈泡的螺旋套上標(biāo)有“2.5V”字樣，其額定功率小于1W，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是“10Ω 1A”
（1）請(qǐng)你根據(jù)圖1甲電路圖用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖1乙中未完成的電路連接好．要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，連入電路的阻值變大，導(dǎo)線不能交叉；
（2）連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均無(wú)示數(shù)，燈泡不亮，移動(dòng)滑片時(shí)電壓表和電流表仍然沒(méi)有示數(shù)，燈泡不亮．電路的故障可能是；
A.燈泡短路
B.滑動(dòng)變阻器短路
C.燈泡斷路
D.滑動(dòng)變阻器斷路
（3）電路故障排除后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)如圖2甲所示，現(xiàn)要測(cè)定小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片適當(dāng)?shù)叵?/span>（選填“左”或“右”）移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流示數(shù)如圖2乙所示，那么燈泡的額定功率是W；
（4）小莫想利用這些器材研究電流和電阻的關(guān)系，小莫找到幾個(gè)定值電阻，阻值分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω，他用5Ω的電阻替換電路中的小燈泡，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，記錄電流表示數(shù)，又換上10Ω的電阻，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為V，此時(shí)電流表的示數(shù)應(yīng)為A；
（5）當(dāng)小莫用20Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)始終不能調(diào)到2.5V，聰明的小莫想到了解決辦法，他將其中一個(gè)定值電阻串聯(lián)接入電路后，既可以用20Ω的電阻完成實(shí)驗(yàn)，又可以用30Ω的電阻完成實(shí)驗(yàn)，他選擇的定值電阻是Ω．

Answer 1

【答案】
（1）解：實(shí)物電路圖如圖所示：

（2）D
（3）右；0.75
（4）2.5；0.25
（5）10
【解析】解：（1）滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，連入電路的阻值變大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)接左下接線柱，根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示： ；（2）若小燈泡兩端短路，則移動(dòng)滑片時(shí)燈泡不亮，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；則電壓表示數(shù)為零，
若是A，燈泡短路，則電路是通路，現(xiàn)象應(yīng)是電流表有示數(shù)，而不是電流表沒(méi)有示數(shù)．若電流表，電壓表都沒(méi)示數(shù)，則變阻器斷路時(shí)，電路不是閉合回路，無(wú)電流，兩表無(wú)示數(shù)；
若滑動(dòng)變阻器短路，燈泡斷路、電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；則電壓表示數(shù)不為零，故D符合題意；（3）由圖可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，由圖4可知，燈泡兩端的電壓為2.8V，
為測(cè)額定功率，燈兩端電壓應(yīng)為2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器分得的電壓較小，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器兩端電壓，所以應(yīng)向右移動(dòng)滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V為止．
當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，由圖5可知，通過(guò)燈泡的電流為0.3A，則燈泡的額定功率：
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．（4）研究電流和電阻的關(guān)系應(yīng)控制電壓不變，他用5Ω的電阻替換電路中的小燈泡，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，記錄電流表示數(shù)，又換上10Ω的電阻，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大，故要移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表的示數(shù)應(yīng)為：
I′= =0.25A；（5）當(dāng)小莫用20Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)始終不能調(diào)到2.5V，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小，所以應(yīng)該跟電路串聯(lián)一個(gè)電阻R2；①此時(shí)再用20Ω的電阻完成實(shí)驗(yàn)，電路中的電流為：
I= =0.125A，
滑動(dòng)變阻器和電阻R2分得的電壓：
U′=4V﹣2.5V=1.5V，
則滑動(dòng)變阻器和電阻R2的總電阻：
R滑+R2= = =12Ω，則串聯(lián)定值電阻的阻值最多為12Ω；②用30Ω的電阻完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，此時(shí)電路中的電流為：
I= = = A，
R滑+R串= ═18Ω，所以串聯(lián)定值電阻的最小阻值為：R串=18Ω﹣R滑=18Ω﹣10Ω=8Ω；
所以，串聯(lián)定值電阻的范圍為8Ω～12Ω，結(jié)合題中的定值電阻可知，只能選擇10Ω的電阻串聯(lián)在電路中．
所以答案是：（1）見(jiàn)上圖；（2）D；（3）右；0.75；（4）2.5；0.25；（5）10．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）才能正確解答此題．