Question

3．在“測量小燈泡電功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5伏，電阻大約為10歐，電源電壓為6V

（1）圖甲中已有部分電路連好，請用筆畫線代替導線將電路連接完整．（要求：滑動變阻器的滑片向右滑動時，電流表的示數(shù)減�。�
（2）小明正確連接電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮，小明分析后確定是燈泡的故障．若電流表沒有示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，可以判斷燈泡斷路；若電流表有示數(shù)，電壓表幾乎沒有示數(shù)，可以判斷燈泡短路．
（3）故障排除后重新閉合開關，移動滑動變阻器滑片P到某一位置時，電壓表的示數(shù)如圖乙，若要測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑片P向A（填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5伏；
（4）小金同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的圖象．根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5瓦．該圖象不是直線，主要原因是燈絲電阻隨溫度升高而增大．

（5）在沒有電壓表、只有電流表的情況下，小紅增加了一只10Ω的定值電阻R并利用原有器材，也測出了額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率．步驟如下：
①按照如圖丁所示的電路圖正確連接實物電路；
②閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.25A時，燈泡正常發(fā)光；
③斷開開關，保持滑動變阻器滑片P的位置不變，將電流表改接在燈泡所在支路中，再閉合開關，讀出電流表示數(shù)I；
④小燈泡額定功率的表達式為P_額=U_額I（或2.5V•I）．

Answer 1

分析 （1）滑片P向右移動電流表示數(shù)變小說明接入電路的電阻變大即接入電路的電阻變大，然后根據(jù)滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡的額定電壓判斷電壓表的量程；
（2）電流表有示數(shù)，說明電路為通路；小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，說明小燈泡短路或電壓表短路；
小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路斷路或電路中的總電阻太大；電壓表有示數(shù)，說明與電壓表與電源是連通；
（3）由串聯(lián)電路的電壓特點--電壓和電阻成正比，來分析滑動變阻器的滑片移動情況．
（4）從圖象上找到額定電壓對應的點，讀出對應的電流，利用P=UI計算額定功率．
該圖象不是直線，即電壓和電流的比值不是定值，說明小燈泡發(fā)光的過程中，影響電阻大小的因素是存在的；
（5）②定值電阻R和電流表相當于電壓表；
③保持滑片的位置不變，將電流表與燈串聯(lián)，根據(jù)各元件兩端的電壓不變，讀出電流表示數(shù)即可；
④根據(jù)P_額=U_額I求小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）滑片P向右移動電流表示數(shù)變小說明接入電路的電阻變大，故滑動變阻器的左下方接線柱應與定值電阻串聯(lián)；電壓表與燈泡并聯(lián)，因為燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0-3V；如下圖所示：

（2）若小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路斷路或電路中的總電阻太大；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源是連通的，所以小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，原因是小燈泡斷路；
若電流表有示數(shù)，說明電路為通路；小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，說明小燈泡短路或電壓表短路；
（3）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V，而額定電壓為2.5V，故應使小燈泡兩端的電壓增大，就應該讓滑動變阻器兩端的電壓減小，就必須把滑動變阻器的阻值調(diào)小，即滑片向A移動．
（4）由圖象知，當燈的電壓是2.5V時，對應的電流值為0.2A，額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
小燈泡的電流隨電壓變化的圖象不是一條直線，說明小燈泡的電阻不是定值，并且燈絲的電阻隨電壓的增大而升高，即燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（5）②小紅增加了一只10Ω的定值電阻R，因當電流表示數(shù)為I=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A時，R兩端的電壓一定為2.5V根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點，燈的電壓為2.5V，燈一定正常發(fā)光，所以，閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.25A時，燈泡正常發(fā)光；
③斷開開關，保持變阻器滑片P的位置或變阻器接入電路的阻值不變，將電流表改接在所在燈支路中，此時電路的連接關系沒有改變，只是電流表由原來測通過R的電流變?yōu)闇y通過燈的電流I，R與燈兩端的電壓與變阻器的電壓均保持不變，燈仍正常發(fā)光，通過燈的電流I即為燈正常發(fā)光時的電流大�。�所以，斷開開關，保持滑動變阻器滑片P的位置（或滑動變阻器接入電路的阻值）不變，將電流表改接在燈泡所在支路中，再閉合開關，讀出電流表示數(shù)I；
④小燈泡額定功率的表達式為P_額=U_額I（或2.5I）．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷路；短路；（3）A；（4）0.5；燈絲電阻隨溫度升高而增大；（5）②0.25；③滑動變阻器滑片P的位置；U_額I（或2.5V•I）．

點評 本題測量小燈泡電功率，考查電路的連接、常見故障的分析、電路的調(diào)節(jié)、電功率的計算、影響電阻大小的因素等知識，是一道綜合題，有一定難度．