Question

【題目】在“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓恒為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時燈絲電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的最大阻值20Ω．
（1）請用筆畫線代替導線在圖甲中完成實物電路的連接（要求滑片向B滑動時，接入電路阻值減小，且導線不能交叉）．
（2）實驗時，某個小組同學剛閉合開關就發現小燈泡亮度很亮然后馬上熄滅了，老師指出了同學們操作時的錯誤是 ， 同時提醒同學們注意觀察此時電表的示數，發現電流表無示數，電壓表（有示數/無示數）．
（3）斷開開關，更換了相同規格的小燈泡后重新按照正確的操作進行實驗．某次實驗中，同學們看到電壓表示數為1.8V，要使燈泡正常發光應向（A/B）端移動滑片，同時視線應注意觀察（電流表/電壓表），當燈正常發光時，電流表示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是W．
（4）某同學還想探究“在電壓一定的情況下，電流與電阻的關系”，于是將甲圖中的小燈泡換成四個阻值分別為10Ω，8Ω，6Ω和4Ω的定值電阻，其余連接均不改變．在實驗過程中，將4個定值電阻依次接入電路，調節滑動變阻器使定值電阻兩端的電壓保持某個值U0不變，為了能夠順利得到4組I、R數據，完成實驗，該電壓U0的取位大小應滿足： ．

Answer 1

【答案】
（1）解：電路圖如圖：

（2）閉合開關前，未將滑片P移至最大阻值處；有示數
（3）B；電壓表；0.6
（4）1V≤U0≤2.4V
【解析】解：（1）滑動變阻器應串聯接入電路中，滑片向B滑動時接入電路阻值減小，故應接變阻器B接線柱；電壓表并聯在燈泡的兩端，小燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表量程為0﹣3V，電路圖如圖： ；（2）如果連接好電路，剛一閉合開關就發現燈泡發光很亮．你認為他可能存在的錯誤處是：滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處．
燈泡斷路，則電路中無電流，電壓表串聯在電路中，測的是電源電壓，故電壓表有示數；（3）由于電壓表示數為1.8V，說明小燈泡兩端的電壓小于額定電壓，為增大燈泡的電壓，應減小滑動變阻器兩端的電壓，應減小變阻器接入電路中的阻值，所以應向B端移動滑片，同時視線應注意觀察電壓表示數，直到使燈泡兩端的電壓為額定電壓2.5V；根據乙圖，電流表的量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，其讀數為0.24A；
則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．（4）把四個電阻串聯接入電路中，為了保護電流表，電路中的電流不能超過0.6A，故電路的最小電阻為：
R小= = =5Ω，
電路中接入4Ω的電阻時，滑動變阻器接入電路的最小電阻為：R'=R小﹣4Ω=1Ω；
此時定值電阻兩端的電壓為：UR=IR=0.6A×4Ω=2.4V；即定值電阻兩端的最大電壓為2.4V；
當滑動變阻器接入電路的電阻為0時，電阻兩端的電壓為3V，等于電源電壓，故在探究實驗中，電阻兩端的電壓都能達到3V；
把四個電阻接入電路中時，電阻兩端的最小電壓為：U小= R，把電源電壓和四個電阻10Ω、8Ω、6Ω和4Ω帶入，得四個電壓值為：1V、0.86V、0.69V、0.5V，為了能夠順利得到4組I、R數據，則電阻兩端的電壓最小為1V，故電壓U0的取位大小應滿足1V≤U0≤2.4V．
故答案為：（1）如圖；（2）閉合開關前，未將滑片P移至最大阻值處；有示數；（3）B；電壓表；0.6；（4）1V≤U0≤2.4V．
（1）滑動變阻器應串聯接入電路中，電壓表并聯在燈泡的兩端，根據滑片向B滑動時接入電路阻值減小判定滑動變阻器的接法；（2）根據滑動變阻器連入電路的電阻分析；燈泡斷路時，根據電流表和電壓表的作用分析；（3）根據分壓原理，在串聯電路中，電阻越大分得的電壓越多；當燈的實際電壓等于額定電壓時，燈正常發光；進行電流表的讀數時，注意量程和分度值，將電壓值和電流值代入公式P=UI計算出額定功率．（4）根據串聯電路的電壓規律和歐姆定律分析．