Question

7．（1）某小組同學(xué)利用圖甲所示的電路圖測量小燈泡的電功率．燈泡額定電壓為3.8V、電阻約為10Ω．
①請幫該組同學(xué)將圖甲的實(shí)物電路連接完整．
②閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)接近電源電壓，電流表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，移動(dòng)變阻器的滑片，兩表示數(shù)均不變，原因可能是滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零．
③問題解決后，閉合開關(guān)，改變變阻器滑片P的位置，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)燈泡的額定功率為1.52W．
（2）測量結(jié)束后，該小組同學(xué)用圖丙的電路圖探究歐姆定律，實(shí)驗(yàn)中他們所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω，電源電壓為4.5V．在探究“電阻上的電流跟電阻的關(guān)系”時(shí)，控制定值電阻兩端電壓3V不變，把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關(guān)后，下一步的操作是：將變阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移動(dòng)，目的是保持定值電阻兩端電壓不變．若要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，選擇的滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為7.5Ω．

Answer 1

分析 （1）①由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與電壓表連接不完整，滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)接入電路，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端；
②電流表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電路電阻較小，可能是燈泡短路或滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零造成的；
電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡不存在短路，燈泡之外電路存在短路，
由此可知，電路故障是滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為零（短路）造成的；
③當(dāng)燈泡電壓為額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光，根據(jù)圖甲和圖乙確定電流表的量程及分度值，由圖讀出電流表示數(shù)，再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）當(dāng)將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動(dòng)變阻器分壓變小，
為保證電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持不變；
根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻的阻值最大時(shí)，所需滑動(dòng)變阻器的阻值最大，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值．

解答 解：（1）①因?yàn)闊襞蓊~定電壓是3.8V，所以電壓表應(yīng)選0～15V量程，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：

②電壓表示數(shù)接近電源電壓，電流表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，移動(dòng)變阻器的滑片，兩表示數(shù)均不變，
原因可能是滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱或滑動(dòng)變阻器短路，即滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零造成的．
③燈泡正常發(fā)光時(shí)，其電壓為額定電壓U=3.8V；
電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表的示數(shù)I=0.4A，
則燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
（2）定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，
由電路圖丙可知，應(yīng)向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，增大滑動(dòng)變阻器的電壓，
使定值電阻兩端電壓減小到原來的值，即保持定值電阻兩端電壓不變．
當(dāng)定值電阻的最大阻值為15Ω，根據(jù)串聯(lián)分壓的知識(shí)，此時(shí)所需滑動(dòng)變阻器的阻值最大；
此時(shí)電路中電流：I=$\frac{{U}_{定}}{{R}_{定}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_定=4.5V-3V=1.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑動(dòng)變阻器接入的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω．
故答案為：（1）①見上圖；②滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零；③1.52；
（2）右；保持定值電阻兩端電壓不變；7.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路、電路故障分析、電流表讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)及電功率的計(jì)算等問題，是實(shí)驗(yàn)的常考問題，一定要要注意掌握應(yīng)用；
在探究電流與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵，其中計(jì)算滑動(dòng)變阻器的最大電阻是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)．