Question

13．某班在做“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)，己知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（阻值約為10Ω）．請(qǐng)回答：

（1）在連接電路時(shí)，有“10Ω0.5A“、“10Ω lA“、“20Ω 1A“三種滑動(dòng)變阻器可供選擇，則應(yīng)該選擇哪種變阻器連入電路，才能保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行？20Ω 1A．
（2）某組同學(xué)的電流表指針如圖 （a）所示，產(chǎn)生的原因是正負(fù)接線柱接反了．
（3）小明接好最后一根導(dǎo)線．燈就亮了，且電壓表和電流表示數(shù)都很大，則他操作中的錯(cuò)誤開關(guān)沒有斷開、滑動(dòng)變阻器滑片沒有調(diào)到最大阻值處．
（4）排除故障后，多次測(cè)量通過小燈泡的電流和它兩端的電壓，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，小明畫出了小燈泡電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象，如圖 （b）所示，根據(jù)圖象提供的信息，計(jì)算出小燈泡的額定功率為0.625W，小燈泡燈絲電阻隨電壓增大而增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）若電壓表的小量程己損壞，在不添加任何器材的情況下，請(qǐng)你在圖 （c）中補(bǔ)充完整的能測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（6）某組同學(xué)連接的實(shí)物圖如圖 （d）所示．閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮 （填“亮或不亮”）；經(jīng)檢查，是由于一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤．請(qǐng)你在實(shí)物圖將連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”，并補(bǔ)畫出正確的連線．

Answer 1

分析 （1）計(jì)算出小燈泡正常發(fā)光時(shí)，需要串聯(lián)的電阻值，根據(jù)這個(gè)電阻值選擇合適的滑動(dòng)變阻器．
（2）電流表和電壓表指針反向偏轉(zhuǎn)，原因是正負(fù)接線柱接反．
（3）小明把最后一根導(dǎo)線連接完畢后，燈就亮了，立即看到電壓表和電流表立即都有較大示數(shù)，電表有示數(shù)說明電路閉合，開關(guān)沒有斷開；電表示數(shù)較大，說明電路電阻太小，滑動(dòng)變阻器沒有調(diào)到最大阻值處；
（4）燈泡在額定電壓下的功率即為額定功率，所以據(jù)圖象讀出2.5V時(shí)的電流，而后據(jù)公式P=UI可計(jì)算出額定功率；再據(jù)電阻的電壓和電流的關(guān)系圖象，結(jié)合歐姆定律可以得出電阻的隨著電壓的變化關(guān)系．
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，求出滑動(dòng)變阻器電壓為6V-2.5V=3.5V，測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，間接得到燈泡的額定電壓．
（6）伏安法測(cè)功率的實(shí)驗(yàn)中，電壓表與燈泡并聯(lián)測(cè)燈泡電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測(cè)燈泡電流，在實(shí)物連接圖中找到錯(cuò)誤之處：主要分析電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的正確使用，從電壓表和電流表的正負(fù)接線柱、量程、連接方式，滑動(dòng)變阻器的接線柱和連入方式上逐條分析；

解答 解：（1）當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；電路的總電阻為R_總=$\frac{6V}{0.25A}$=24Ω，變阻器連入的電阻為R=R_總-R=24Ω-10Ω=14Ω，所以滑動(dòng)變阻器選20Ω 1A．
（2）電流表向左端沒有刻度的方向偏轉(zhuǎn)，說明正負(fù)接線柱接反了．
（3）小明把最后一根導(dǎo)線連接完畢后，燈就亮了，立即看到電壓表和電流表立即都有較大示數(shù)，他在實(shí)驗(yàn)操作中的兩處錯(cuò)誤是：開關(guān)沒有斷開，滑動(dòng)變阻器滑片沒有調(diào)到最大阻值處；
（4）由于燈泡的額定電壓是2.5V，且據(jù)圖象能看出，此時(shí)的電流是0.25A，故此時(shí)的功率即額定功率是：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；結(jié)合歐姆定律可看出，此時(shí)小燈泡燈絲電阻隨電壓增大而增大；
（5）電源電壓為6V，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，燈泡正常工作時(shí)的電壓為2.5V，則滑動(dòng)變阻器的電壓為6V-2.5V=3.5V＞3V，
所以用電壓表0～15V量程時(shí)，并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電壓為3.5V時(shí)，燈泡正常工作．電路圖如圖．

（6）由原實(shí)物圖知，電壓表與燈泡串聯(lián)在電路中，由于電壓表阻值太大，所以通過燈泡電流非常小，因此燈泡不亮；測(cè)量燈泡電阻的電路圖如下圖，從電源正極出發(fā)依次串聯(lián)開關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器、燈泡回到電源負(fù)極，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，所以燈泡和電流表之間導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，如下圖所示：

故答案為：（1）20Ω 1A；
（2）正負(fù)接線柱接反了；
（3）開關(guān)沒有斷開；滑動(dòng)變阻器滑片沒有調(diào)到最大阻值處；
（4）0.625；增大；
（5）見上圖；
（6）不亮；見上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了滑動(dòng)變阻器的使用、電表的使用、電路故障的分析、圖象的分析、電功率的計(jì)算、畫電路圖等知識(shí)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，容易出錯(cuò)．