Question

2．如圖甲是小明和同學做“測定小燈泡額定電功率”實驗的電路，電源電壓為6V，已知小燈泡正常工作時的電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲的電阻約為10Ω．

（1）請你用筆畫線代替導線把未連接完的實物電路連接成正確的完整電路（要求：導線不交叉且滑動變阻器滑片向右移動燈泡變亮）．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于A 端（選填“A”或“B”）．若實驗室有三種規(guī)格的滑動變阻器，分別是甲“10Ω 1A”、乙“20Ω  0.5A”、丙“50Ω  0.2A”，則小明應選用乙（選填“甲”、“乙”或“丙”）．
（3）若閉合開關，燈炮不亮，經(jīng)檢查燈絲斷了，則電流表指針偏轉(zhuǎn)情況是無偏轉(zhuǎn)；電壓表指針偏轉(zhuǎn)情況是超滿偏，電壓表燒壞．
（4）更換相同規(guī)格燈泡后，當滑動變阻器的滑片在某一位置時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為了使燈泡正常發(fā)光，應將滑片向右（選填“左”或“右”）移動；小明進一步測量并描繪出小燈泡的電流隨電壓變化的曲線如圖丙所示，通過圖象可知小燈泡正常發(fā)光時的電功率為0.75W．
（5）另一位同學在連接好電路后，閉合開關，在移動滑動變阻器滑片P的過程中發(fā)現(xiàn)：燈泡變亮時電壓表示數(shù)變��；燈泡變暗時，電壓表示數(shù)變大．經(jīng)檢查所用器材完好，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了．
（6）他們繼續(xù)用上圖所示裝置來探究“電流與電壓的關系”．首先把5Ω的電阻接入原來小燈泡的位置，調(diào)節(jié)滑動變阻器依次測得數(shù)據(jù)如表一所示．由表一可歸納出：在電阻不變的情況下，導體中的電流跟它兩端的電壓成正比．接著他們探究“電流與電阻的關系”．其操作步驟是分別把5Ω、10Ω、15Ω的電阻接入原小燈泡的位置，立即閉合開關記錄讀數(shù)如表二所示．由表中的實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過導體的電流跟它的電阻不成反比，其原因可能是遺漏了重要的操作步驟，此步驟是：調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使定值電阻兩端的電壓相等．
                            表一

次數(shù)	電阻R=5Ω
	電壓U/N	電流I/A
1	1.0	0.2
2	1.5	0.3
3	2.0	0.4

表二

次數(shù)	電阻R/Ω	電流I/A
1	5	0.24
2	10	0.20
3	15	0.16

Answer 1

分析 （1）本實驗中，電流表、燈泡、滑動變阻器應串聯(lián)，滑片向右移動燈泡變亮，由此確定變阻器的接線柱；
（2）為保護電路，閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處；計算出燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器連入的電阻值，分析得出結(jié)論；
（3）若電路斷路，則電路中沒有電流，斷開電路兩端的電壓約等于電源電壓；
（4）根據(jù)圖乙讀出電壓表的示數(shù)，要使燈泡兩端的電壓增大，應減小滑動變阻器的阻值；根據(jù)圖示確定電壓為2.5V時的電流，由P=UI計算出電功率的值；
（5）根據(jù)串分壓的知識和及歐姆定律進行分析，滑動變阻器的電阻變大，其兩端的電壓會變大，燈泡兩端的電壓會變��；
（6）在電阻不變時，$\frac{U}{I}$的比值是定值，電流跟電壓成正比，否則不成正比；
由歐姆定律知，電壓一定時，電流跟電阻成反比，實驗發(fā)現(xiàn)，電流跟電阻不成反比，沒有控制好前提條件不變．

解答 解：
（1）測定小燈泡額定電功率實驗中，電流表、燈泡、滑動變阻器應串聯(lián)，滑片向右移動燈泡變亮，說明電路中電流變大，變阻器連入阻值減小，應將B接線柱接入電路，如圖所示：

（2）滑動變阻器的下面接了B接線柱，所以應將滑片移至最左端即A端，使其阻值最大，起到保護電路的作用；
由串聯(lián)電路特點，當燈泡正常發(fā)光時，變阻器兩端的電壓：U_滑=6V-2.5V=3.5V；
額定電流大約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時滑動變阻器的電阻應為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω；甲的電阻太小，丙的電阻太大，乙比較適合；
（3）若燈絲斷了，則電路中無電流，電壓表兩端的電壓等于電源電壓；
由于電壓表的量程為0～3V，電源電壓為6V，所以電壓表將被燒壞；
（4）由圖乙所示，燈泡兩端的電壓等于2.2V，低于額定電壓，要使燈泡正常發(fā)光，需減小滑動變阻器的阻值，將滑片向右端滑動；
由圖丙知，當U=2.5V時，電流I=0.3A，所以額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）燈泡變亮，說明電流變大，此時燈泡兩端的電壓變大，滑動變阻器兩端的電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，說明電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；
（6）由表一得：$\frac{U}{I}$=定值，所以在電阻一定時，電流跟電壓成正比．
探究電流跟電阻關系時，要保持電壓不變．
實驗時，分別把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置，立即閉合開關，原燈泡位置接入的電阻越大，分擔的電壓越大，沒有保持電阻兩端的電壓不變，所以得到電流跟電阻不成反比；
實驗時，應該把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置時，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使定值電阻兩端電壓相等．
故答案為：（1）見上圖；（2）A；乙；（3）無偏轉(zhuǎn)；超滿偏，電壓表燒壞；（4）右；0.75；（5）電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；（6）正；調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使定值電阻兩端的電壓相等．

點評 本題是測量小燈泡功率的實驗，考查了滑動變阻器的應用，電表的讀數(shù)及電功率的計算，并且涉及到研究電流與電壓關系中控制變量法的應用．