【题目】小明在拆手电筒时,发现手电筒的小灯泡上标有“2. 5V”的字样,但上面的电流值已经模糊不清,他想通过实验测量灯泡正常发光时的电功率,图甲为他所连的实验电路.

(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整__________

(2)开关闭合前,小明必须将滑动变阻器的滑片移至_________(A/B)端。闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表的示数接近0伏,发生这种现象的原因可能是__________

(3)排除故障后,再闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的实际功率为____ W;为了测定小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片P向____ (A/B)端移动。

(4)在此实验的基础上,老师又出示一个数百欧的电阻Rx,提问能否用上述方法和器材测量其阻值,同学们分析得出上述方案不行,原因是:____________

(5)接着,小明与其他同学经过讨论,通过增加一电阻箱R0(0~9999Ω 5A )、甲、乙两个规格不同的定值电阻R,(甲标有“200Ω 1A”乙标有“20Ω 2A”)、单刀双掷开关等器材,设计出了A、B两种不同方案,其电路图如下:

①为了才能顺利完成实验,A方案中的定值电阻R选用_________(甲/乙)更适宜一些。

②在A、B两种不同的方案中,你认为方案____(A/B) 的设计可以让测量结果更准确,理由是:_____

【答案】见解析所示 A 灯短路 0.6 B 在电源电压只有4.5伏的电路中,电阻太大,电流会很小,不能准确读出来 B 可以多次测量取平均值减小误差

【解析】

(1)伏安法测电阻的电路图电流表应跟灯泡串联,电压表跟灯泡并联,电压表测的是灯两端的电压,电流表测的是灯中的电流;

(2)闭合开关时,滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大端;闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表的示数为0V,说明灯泡短路

(3)①根据电流表的读数方法(电流表读数:首先确定使用的量程,然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数),读出电流表示数,利用P=UI计算实际功率;

②灯泡两端电压由2V增大到2.5V,灯泡电流要增大,需要减小电路电阻,减小滑动变阻器的电阻;

(4)在电源电压一定时,通过导体的电流随导体电阻的增大而减小,电流太小,不能准确读数

(5)①阻值较大的电阻Rx与滑动变阻器串联,由于电压与电阻成正比,若定值电阻太小,电源电压基本都加在了电阻Rx两端,所以用阻值较大的定值电阻串联,可以使电压分配更合理,更便于测量;

②比较不同实验方案的合理性,应该看能否达到实验目的,能否尽可能减小误差。

(1)手电筒的小灯泡电流般不会超出0.6A,或根据乙图大致判断可确定电流表选择小量程,连接灯泡的左端到电流表的““0.6A”接线柱,如图:

(2)为了保护电路,闭合开关时,滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大端,由图知,滑片应位于A

闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表的示数为0V,说明灯泡短路;

(3)①电流表选用0~0.6A量程,分度值是0.02A,故I=0.3A,此时实际功率P=UI=2V×0.3A=0.6W;

②电压表测灯泡电压,要测灯泡的额定功率,必须使灯泡两端电压为2.5V,

要使电压表的示数由2V增大到2.5V,即灯泡两端电压增大,需要电流增大,总电阻减小,滑动变阻器电阻减小,滑片向B端移动;

(4)电流与电阻成反比,电阻越大,电流越小;电源为4.5V,电阻有几百欧,根据知,电流约为0.01A左右,小于电流表的分度值,即阻值太大,电流太小,难以准确读数,方案不可行

(5)①A方案利用电阻箱与未知电阻等效的原理测电阻,是探究实验的基本方法之一;即方案A通过改变开关S连接ab的位置,改变待测电阻Rx和电阻箱R与定值电阻R0的串联关系,为了能使电压分配合理,应使用较大电阻值的甲电阻;

②A方案虽能得出待测电阻的阻值,但只能得到一组数据,测量次数太少,误差较大;

方案B可以根据需要改变电阻箱的阻值,从而得到多组实验数据,然后取平均值,误差更小。所以采用B方案更好

关闭