Question

如图所示，在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω。

(1)有两个不同规格的滑动变阻器：甲标有“5Ω 1A”乙标有“20Ω 2A”，实验时应该选择滑动变阻器_____（选填“甲”或“乙”）；

(2)请你用笔画线代替导线，将甲图中的实物图连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时小灯泡变暗）；

（________）

(3)某小组连接好电路后，检查连线正确，但闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光且很快熄灭，出现这一故障的原因可能是_____。排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某处，电压表的示数如乙图所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将图中的滑片P向_____（选填“A”或“B”）端移动，电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如丙图所示，则小灯泡的额定功率为_____W；

(4)测出小灯泡的额定功率后，某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半，发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一，其原因是_____；

(5)若将小灯泡换成定值电阻R_x，且电路连接完好，还可以完成的实验是_____（填标号）

A．探究电流与电压的关系

B．探究电流与电阻的关系

(6)小明用上面的实验器材测量电阻R_x阻值时，发现电压表已损坏，重新设计电路，选了一个阻值已知的R₁，连接电路如图丁所示，他先将导线C端接到电流表“﹣”接线柱上，电流表读数为I₁，后将导线C端接到电流表“3”接线柱上，电流表读数为I₂，则R_x的阻值为_____（用已知字母表示）。

Answer

乙 变阻器连入电路的电阻太小 A 0.8 灯的电阻随温度的变化而变化 A

【解析】

(1)小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω，由欧姆定律求出灯的额定电流为，灯正常发光时，由串联电路的规律及欧姆定律求出变阻器连入的电阻，从而确定应该选择滑动变阻器；

(2)根据滑动变阻器的滑片P向B端移动时小灯泡变暗确定变阻器的连接；

(3)连接电路过程中，开关需断开，闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；根据图乙读出电压表的示数；根据串联分压原理可知，要增大电阻两端的电压，应减小滑动变阻器的阻值，当电压为额定电压时，灯泡正常发光；根据图丙读出电流表的示数，由计算出电功率的值；

(4)根据，当灯泡两端电压为额定电压的一半，根据灯的电阻随温度的变化而变化分析；

(5)已知电阻值，电路可测电阻两端的电压，流过电阻的电流，据此判断可完成哪个实验；

(6)分析开关时电路的连接及电流表测量的电流，根据欧姆定律求出电源电压；根据并联电路电流的特点得，得出通过Rx的电流； 由欧姆定律得出待测电阻的表达式。

(1)[1]电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流为：

，

灯正常发光时，由串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入的电阻约为：

，

故实验时应该选择滑动变阻器乙；

(2)[2]滑动变阻器的滑片P向B端移动时小灯泡变暗，即电流变小电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中与灯串联，如下所示：

(3)[3]某小组连接好电路后，闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光且很快熄灭，说明闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有在阻值最大处，即滑动变阻器的阻值太小，致使灯泡烧坏；

[4]由图乙知，电压表的量程应为0～3V，分度值为0.1V，示数为1.8V；灯泡两端电压低于额定电压，为使其正常发光，应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左端即A端滑动，使电压表的示数为2.5V为止；

[5]由图丙知，电流表的量程应为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.32A，则小灯泡的额定功率为：

；

(4)[6]若灯泡的电阻不变，根据，灯泡两端电压为额定电压的一半，实际功率为额定，而实际中灯泡的电阻随温度的变化而变化，故测得的功率不等于其额定功率的；

(5)[7]A．把小灯泡换成定值电阻后，电阻阻值R一定，由电压表可测出电阻两端的电压U，电流表可测流过电阻的电流，移动变阻器的滑片可多次实验，因此利用该电路可完成“探究电流与电压的关系”关系实验，A可行；

B．探究电流与电阻的关系时，要记录电流随电阻的变化关系，则实验中只有一个电阻，B不可行；

故选A；

(6)[8]将导线C端接到电流表“﹣”接线柱上，R1与Rx并联，此时电流表测干路总电流I1，将导线C端接到电流表“3”接线柱上，R1与Rx并联，此时电流表测通过R1的电流I2，则定值电阻R1两端电压：

，

因并联电路，故为电源电压：

，

根据并联电路电流的特点得，通过Rx的电流为：

，

故电阻Rx的表达式为：

。