Question

君君在探究“电流和电阻的关系”时，进行了下面的实验：

(1)君君连接了如图甲所示的电路并将滑动变阻器滑片移动到最大阻值处，闭合开关后发现_____（选填“电流表”或“电压表”）无示数，请你在图连接错误的一条导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；（________）

(2)滑动变阻器的最大阻值为30，君君想要控制定值电阻两端电压保持在2V不变，选取的定值电阻的阻值不能超过_____。如果选用的三个阻值分别为10、15、20的定值电阻，为了使三个电阻连入电路都能完成实验，则定值电阻两端控制的电压最小为_____V；

(3)君君又想测小灯泡的额定功率，他将定值电阻取下后换上一个额定电压为2. 5V的小灯泡，在实验过程中，他调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为2V，为使小灯泡正常发光，她应该向_____（选填“左”或“右”）调节滑动变器的滑片，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙，则小灯泡的额定功率为_____W；

(4)同桌说君君应该测量不同电压下通过灯泡的电流，分别算出灯泡的功率后求平均值以减小误差，请你替君君反驳她的说法_____；

(5)君君又找来一个滑动变阻器和已知阻值为R₀的定值电阻，设计了如图丙所示的电路测量一个额定电流为I_额的小灯泡的额定功率（电源电压未知）：

①_____（填开关断开闭合情况）时读出此时电压表的示数为U；

②_____（填开关断开闭合情况），调节滑动变阻器滑片，使灯泡正常发光，此时电压表示数为_____；

③闭合开关S、S₂、断开S₁、S₃，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出此时电压表示数为U₁；

④小灯泡的额定功率为_____（用题中所给物理量表示）。

Answer

电压表 15 2.4 左 0.5 在不同电压下灯泡的功率是不同 闭合开关S、S1、S2、S3 闭合开关S、S1、断开S2、S3（或闭合开关S、S1） U－I额R0 （U－I额R0－U1）I额

【解析】

(1)[1]由电路图可知，定值电阻被短路，电压表测定值电阻两端的电压，所以电压表无示数。

[2]将电阻串联在电路中，电压表并联在电阻的两端，如图所示：

(2)[3]电源为4节电池，一节电池电压1.5V，电源电压

=1.5V4=6V

定值电阻两端电压保持在2V不变，滑动变阻器两端电压为

6V2V=4V

滑动变阻器的最大阻值为30，根据串联电路中电压之比等于电阻之比，可知选取的定值电阻的阻值不能超过

30=15

[4]变阻器与定值电阻串联，设电压表示数为UV，根据串联电路电压的规律和分压原理有

=

左边为一定值，故右边也为一定值，当定值电阻取最大时，变阻器连入电路中的电阻最大，即

=

解之

UV=2.4V

(3)[5]电压表的示数为2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯两端的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器两端的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压。

[6]由图乙可知，电流表的量程为0，分度值为0.02A，故可知小灯泡正常发光时，电流为0.2A，则小灯泡的额定功率为

PL额=UL额IL额=2.5V×0.2A=0.5W

(4)[7]灯泡电压增大，通过灯泡的电流增大，灯泡的实际功率增大，即在不同电压下灯泡的功率是不同的，所以不能用求平均值来减小误差。

(5)①[8]闭合开关S、S1、S2、S3，此时灯与定值电阻被短路，电路为滑动变阻器的简单电路，电压表示数U即电源电压。

②[9][10]闭合开关S、S1、断开S2、S3，灯、滑动变阻器、定值电阻串联，电压表测灯和滑动变阻器两端电压，调节滑动变阻器滑片，使灯泡正常发光，此时电压表示数为U。

③闭合开关S、S2、断开S1、S3，电压表测滑动变阻器两端的电压，为使小灯泡正常发光，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出此时电压表示数为U1，即滑动变阻器两端的电压。

④[11]小灯泡的额定功率为

=(U－I额R0－U1)I额