Question

小红在实验室做“灯泡亮度与电功率的关系”实验中．如图，电源电压恒为4.5V，小灯泡标有“2.5V”字样，电流表，电压表各一个，若干定值电阻（10Ω、15Ω、25Ω、30Ω），一个滑动变阻器（20Ω  3A），开关，导线若干．

（1）如图，红红所接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确．请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．

（____________）

（2）正确连接导线过后，闭合开关，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭．红红的操作不当之处是：___________．灯泡熄灭的同时，可观察到电压表示数__________（选填“变大”、“不变”或“变小”）

（3）小红更换灯泡后，逐步移动滑片，看到如图乙的电压表示数，其读数是____V，为使灯泡正常发光，应向___（选填“左”、“右”）端移动滑片P，图丙为灯泡的U-I图像．可知灯泡的额定功率为____W．

（4）不改变电路的情况下，无法探究电流与电压的关系，原因是：___________．

（5）为进一步探究电流与电阻的关系，小红将灯泡依次换成已有的定值电阻，并设定其两端电压恒为2.5V，将定值电阻从10Ω换成阻值为15 Ω的电阻，其余不动，闭合开关，电压表示数将________(填“变大”或“变小”)；为控制定值电阻两端的电压不变，应将滑片P向______(填“左”或“右”)端滑动．要顺利完成4次测量，应在电路中在串联一个阻值为__________Ω的定值电阻．

Answer

闭合开关前，滑片没有移动到阻值最大位置 变大 2.2 右 0.5 灯泡的电阻随温度而改变 变大 右 4Ω

【解析】

(1)[1]电压表应测灯泡两端电压，则电压表应与灯泡并联，错误的线为电压表与滑动变阻器的连线，改为电压表与灯泡右侧相连，更改如下：

(2)[2]闭合开关，灯泡立即发出明亮耀眼的光，说明此时电路电流过大，错误之处为滑动变阻器未滑到最大阻值处；

[3]由于灯泡很快熄灭，说明灯泡由于电流过大，灯丝烧断，则此时电压表直接串联接入电路，由于电压表内阻非常大，则此时电压表分压接近电源电压，可得电压表示数变大；

(3)[4][5]由图乙的电压表所接量程为0~3V，分度值为0.1V，则读数为2.2V；由于小灯泡额定电压为2.5V，则根据串联分压定律可知，应减小滑动变阻器阻值，以减小分压，使小灯泡两端电压增大为2.5V，则滑动变阻器应向右滑；

[6]由图丙可知，当小灯泡两端电压为2.5V时，流过小灯泡电流为0.2A，则小灯泡额定功率为：

(4)[7]探究电流与电压的关系需保证电阻大小不变，该实验装置中小灯泡的电阻受温度的影响，当电流发生变化时，由于电阻发热温度改变，得出结论不准确，故不能用于探究电流与电压的关系；

(5)[8][9]探究电流与电阻的关系，需要保证电压不变，当电阻由10Ω换为15Ω时，由串联分压可知电阻两端电压变大，电压表示数变大，为保证电压不变，则滑动变阻器阻值需变大，滑片向右滑动；

[10]为保证实验完成，则需要保证最大电阻30Ω接入时分压能达到2.5V，由于电源电压为4.5V，则此时除定值电阻外其他电阻分得电压为2V，由串联电路电压之比等于电阻之比可求其他电阻总阻值为：

由于滑动变阻器最大阻值只有20Ω，则还需要串联一个4Ω定值电阻即可。