Question

20．在電學實驗中，物理實驗小組的同學們按照甲圖所示電路圖連接好電路，想同時完成電學的多個實驗．已知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為3.8V，還有導線和電流表剩余．電路如圖所示：
（1）請在甲圖中的圓圈內填出電流表與電壓表所在位置；
（2）連接電路時，開關應處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器應處于阻值最大處；
（3）閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，燈泡不亮，電壓表示數(shù)為6V，出現(xiàn)的故障可能是燈泡斷路；
（4）排除故障后，閉合開關，滑動變阻器的滑片向左（選填“向左”“向右”） 移，電流表示數(shù)將變大，電壓表示數(shù)將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）；
（5）當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則此時小燈泡的電阻為12.67Ω，小燈泡的電功率是1.14W；
（6）在不改變電路元件的前提下，能否利用控制變量法來探究電流與電壓的關系？為什么？不能；燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不是定值．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表使用時與被測電路元件串聯(lián)、電壓表使用時與被測電路元件并聯(lián)判斷電表的位置；
（2）為防止電路中電流過大，燒壞電路元件，連接電路時開關應斷開，閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處；
（3）電壓表示數(shù)為6V說明電壓表與電源之間是通路，電流表無示數(shù)、燈泡不亮說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分斷路；
（4）電流表示數(shù)變大，說明電路中的電阻變小即滑動變阻器接入電路中的電阻變小，據(jù)此判斷滑片移動的方向，根據(jù)歐姆定律判斷電壓表示數(shù)的變化；
（5）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出燈泡的電阻，利用P=UI求出小燈泡的電功率；
（6）探究電流與電壓的關系，應控制電阻阻值不變，而燈絲的電阻與溫度有關．

解答 解：（1）由圖甲可知，上面圓圈的電表串聯(lián)在電路中應為電流表，下面圓圈的電表與燈泡并聯(lián)應為電壓表，如下圖所示：

（2）為保護電路，連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器的滑片處于最大阻值處；
（3）閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，燈泡不亮，電壓表示數(shù)為6V，說明電壓表并聯(lián)部分斷路，即故障原因可能是燈泡斷路；
（4）由I=$\frac{U}{R}$可知，電流表示數(shù)變大時，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，則滑片向左移動；
由U=IR可知，燈泡兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大；
（5）小燈泡正常發(fā)光時的電壓U=3.8V，由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)I=0.3A，
則小燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.67Ω，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（6）探究電流與電壓的關系，應控制電阻阻值不變，由于燈泡電阻隨溫度變化為變化，不是定值，所以不能用該實驗裝置探究電流與電壓的關系．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）斷開；最大；
（3）燈泡斷路；
（4）向左；變大；
（5）12.67；1.14；
（6）不能；燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不是定值．

點評 本題考查了電表的正確使用和電流表的讀數(shù)、實驗的注意事項、電路故障的判斷、歐姆定律和電功率的應用等，涉及到的知識點較多，綜合性較強；要注意探究電流與電壓的關系時要控制電阻的阻值不變．