Question

小南同学做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为4V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样，其额定功率小于1W，滑动变阻器的规格是“10Ω 1A”．

（1）在实验前检查仪器时，发现电流表的指针如图1所示，则他接下来的操作是      ；

请你根据图2电路图用笔画线代替导线，将图3中未完成的电路连接好．要求：滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变大，导线不能交叉；

（2）连接电路后闭合开关，发现电压表和电流表均无示数，灯泡不亮，移动滑片时电压表和电流表仍然没有示数，灯泡不亮．电路的故障可能是      ；

A．灯泡短路  B．滑动变阻器短路 

C．灯泡断路  D．滑动变阻器断路

（3）电路故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片到某一位置时，电压表示数如图4所示，现要测定小灯泡的额定功率，应将滑片适当地向      （选填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为2.5V，此时电流示数如图5所示，那么灯泡的额定功率是      W；

（4）小南能用小灯泡来研究电流与电压的关系吗？      ；理由是      ．

（5）为了研究电流和电阻的关系，小南找到几个定值电阻，阻值分别是5Ω、10Ω、15ΩQ、20Ω、30Ω，他用5Ω的电阻替换电路中的小灯泡，移动滑片使电压表示数为2.5V，记录电流表示数，又换上10Ω的电阻，移动滑片，最终电流表的示数为      A；

（6）当小南用20Ω的电阻进行实验时，发现电压表的示数始终不能调到2.5V，聪明的小南想到了解决办法，他将其中一个定值电阻串联接入电路后，既可以用20Ω的电阻完成实验，又可以用30Ω的电阻完成实验，他选择的定值电阻是      Ω．

Answer

（1）对电流表进行调零，使指针指在零刻度线上．见上图；

（2）A；（3）右；0.75；（4）不能；因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，而电流与电压关系的实验中，要控制电阻值大小不变；（5）0.25；（6）10Ω

【解析】

试题分析：（1）由图1可知，电流表指针没有指在零刻度线上，应对电流表进行机械调零，使电流表指针指在零刻度线上；

滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变大，滑动变阻器应接左下接线柱，根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

（2）若小灯泡两端短路，则移动滑片时灯泡不亮，电压表并联在灯泡两端；则电压表示数为零，

若滑动变阻器短路，灯泡断路、滑动变阻器断路，电压表并联在灯泡两端；则电压表示数不为零，故A符合题意；

（3）由图可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，由图4可知，灯泡两端的电压为2.8V，

为测额定功率，灯两端电压应为2.5V，根据串联电路电阻的分压特点可知滑动变阻器分得的电压较小，应增大滑动变阻器两端电压，所以应向右移动滑片，直到电压表示数为2.5V为止．

当灯泡两端的电压为2.5V时，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，由图5可知，通过灯泡的电流为0.3A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．

（4）这个实验不能用来研究电流与电压的关系，因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，而电流与电压关系的实验中，要控制电阻值大小不变．

（5）探究电流与电阻的关系，需保证电压一定，当电压U=2.5V，R=10Ω时，根据I===0.25A；

（6）当换上20Ω的电阻后由I===A，UR=IR=A×20Ω=2.6V，所以无论怎样调节都不能到2.5V，所以应该跟电路串联一个电阻R2，串联上电阻后即可以完成20Ω的电阻，也可以完成30Ω的电阻，此电阻的大小为：I===A，R滑+R串===18Ω，所以R串=30Ω﹣R滑=18Ω﹣10Ω=8Ω.