Question

在测2.5V小灯泡（电阻大约为10Ω左右）额定功率的实验时，小明连接了如图甲所示的电路，其中电源电压为6V．
（1）请用笔画线将图甲中的电路连接完整．
（2）在连接电路时，有甲“10Ω 1A”、乙“20Ω 0.2A”和丙“30Ω 0.5A”三个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器______（填“甲”、“乙”或“丙”）连入电路，才能保证实验顺利进行．
（3）小明合理地连接好电路，闭合开关，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮．小明分析了产生故障的原因（电流表、电压表均无故障），请你依据表一中电流表、电压表示数出现的几种情况，帮小明判断故障原因，并将其填写在表一对应的空格里．
表一：

电流表	电压表	故障原因
示数不为0	示数为0
示数为0	示数不为0

表二：

U/V	I/A	R/Ω	P/W	灯泡亮度
2	0.25	8	0.5	暗
2.5				亮
2.8	0.32	9	0.896	很亮

（4）排除故障后，小明调节变阻器滑片的位置，使小灯泡两端电压分别为2V、2.5V、2.8V，依次测出通过小灯泡的电流，并观察发光情况，记录在表二中．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡电阻是______Ω（计算结果保留两位小数），小灯泡的额定功率是______W．
（5）分析表格中的数据可知灯泡的亮度由______决定．
（6）将图甲中的小灯泡更换成定值电阻（有多种阻值电阻可选用）后，下列实验还可以完成的是______
①探究电流的磁场强弱与电流大小的关系    ②探究电流与电压的关系
③探究电流产生的热量与电流的关系        ④探究电流与电阻的关系
A．①②．   B．②③④．    C．②④．     D．③④

Answer

（1）根据小灯泡的额定电压确定电压表的量程，且与灯泡并联；根据欧姆定律求出额定电流确定电流表的量程，且与灯泡串联，注意电表的正负接线柱；滑动变阻器连接线柱要一上一下串联入电路中．
（2）根据串联电路的电压特点求出小灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻值，即可选择合适的滑动变阻器．
（3）灯泡不亮可能是电路断路或灯泡短路：如果灯泡断路，电流表无示数，电压表串联在电路中，测电源电压；如果灯泡以外的电路断路，电流表无示数，电压表也无法测电压，电压表示数为0；如果灯泡短路，电路是通路，电流表有示数，电压表测导线电压，示数为0．
（4）根据电流表的量程和分度值读出灯泡正常发光时的电流，根据欧姆定律求出此时小灯泡电阻，根据P=UI求出小灯泡的额定功率．
（5）分析表中数据找出决定灯泡亮度的因素．
（6）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．
【解析】
（1）小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程选3V，且与灯泡并联；灯泡的额定电流约为I==0.25A＜0.6A，故电流表选0.6A的量程，且与灯泡串联，注意电表的正负接线柱；滑动变阻器连接线柱要一上一下串联如电路中．电路图如图所示．

（2）当灯正常发光时，电路中的电流约为I=0.25A，
滑动变阻器两端的电压约为U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V，
变阻器连入的电阻为R===14Ω＞10Ω，
所以滑动变阻器选丙“30Ω 0.5A”．
（3）①灯泡灯丝断了，电路断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中，测电源电压，示数不为0，
②灯泡短路，电路是通路，电流表有示数，电压表测导线电压，示数为0，
③滑动变阻器开路，电路断路，电流表示数为0，电压表无法测电压，示数为0．

电流表 电压表 故障原因
示数不为0 示数为0 灯泡短路
示数为0 示数不为0 灯泡断路

（4）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以灯泡正常工作时的电流为0.3A；
此时小灯泡电阻为R==≈8.33Ω；
小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）由表知，随灯泡电压U的增大，流过灯泡的电流I增大，灯泡逐渐变亮，灯泡的实际功率P=UI增大；
由此可见：小灯泡的亮暗由小灯泡的实际功率决定．
（6）把小灯泡换成定值电阻后，电阻阻值R，已知，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，因此利用该电路可完成“探究电流与电压的关系”关系实验，故选C．
故答案为：（1）如上图所示；（2）丙；（3）如上表所示；（4）8.33；0.75；（5）实际功率；（6）C．