Question

15．在“測量小燈泡電功率”的實驗中（小燈泡標有“2.5V”字樣）：

（1）如圖甲所接的實驗電路存在連接錯誤，但只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“x”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)．接下來應(yīng)進行的操作是調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，觀察燈泡是否發(fā)光
（3）某次實驗中，測得電路中電流、電壓如圖乙所示，此時電流表的示數(shù)為0.24A，電壓表額示數(shù)為1.5V，小燈泡的實際功率為0.36W
（4）某同學繪制的通過小燈泡的電流隨電壓變化關(guān)系圖象如圖丙，是否正確不正確，原因是燈絲的電阻隨著溫度的升高而變大
（5）在實驗中，若把電流表與電壓表的位置互換，閉合開關(guān)后造成D
A．電流表被燒壞　 B．電壓表被燒壞　 C．小燈泡被燒壞　 D．小燈泡不亮
（6）若實驗中電流表已損壞，現(xiàn)有一個已知阻值為R的定值電阻和若干個開關(guān)，請你按照如圖丁所示的電路，在不改變電路連接的情況下，正確測出小燈泡的額定功率．正確連接電路后，接下來的實驗步驟是：
①閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，移動滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為2.5V
②保持滑片位置不動．斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，記下電壓表的示數(shù)U₁
③得出小燈泡額定功率的表達式P=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$．

Answer 1

分析 （1）實物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法上考慮：從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負接線柱三個方面分析；從滑動變阻器的接線柱選擇和滑片位置分析．
（2）第一次實驗燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，但是太小，電路電流小，電路總電阻太大，滑動變阻器連入電路的阻值太大，要使燈泡發(fā)光，增大電路電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，減小滑動變阻器連入電路的電阻．
（3）先確定兩個電表的量程和分度值，而后讀出示數(shù)，據(jù)公式P=UI計算即可．
（4）據(jù)燈絲的電阻受溫度的影響大的特點分析即可判斷．
（5）電流表的電阻很小，電壓表的電阻很大，小明把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，據(jù)此作出分析和解答．
（6）要測量小燈泡的電阻，需測量出小燈泡的電壓和電流，由圖知，根據(jù)定值電阻兩端的電壓和電阻能計算出電路中的電流，通過開關(guān)的變化測出燈泡兩端的電壓，得出小燈泡的電功率的表達式．

解答 解：
（1）從實物圖中可以看出，電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動變阻器的兩端，測燈泡和滑動變阻器的總電壓，所以電壓表的“3”接線柱和滑動變阻器右下端接線柱連接錯誤，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，即將電壓表的“3”接線柱和燈泡右端接線柱連接，如下圖：

（2）電流表有示數(shù)，而燈泡不發(fā)光，可能是電路電流太小，燈泡實際功率太小，不足以引起燈泡發(fā)光造成的，可以移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使電路電流變大，燈泡實際功率變大，看燈泡能否發(fā)光；
（3）電流表使用的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表的示數(shù)為0.24A，電壓表使用的量程是0～3V，分度值是0.1V，電壓表的示數(shù)為1.5V，
則小燈泡的實際功率為P=UI=1.5V×0.24A=0.36W；
（4）由于燈絲的電阻受溫度的影響大，即燈絲的電阻隨著溫度的升高而變大，所以做出的U-I圖象不是直線，故此圖象是錯誤的；
（5）小明把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，電流表的電阻很小，把小燈泡短路，所以小燈泡不亮；電壓表的電阻很大，通過的電流很小，電流表幾乎沒有示數(shù)，不會被燒壞；電流表和滑動變阻器的電阻相對于電壓表的電阻來說可以忽略不計，相當于電壓表并聯(lián)在電源兩端，測量電源電壓，所以電壓表有示數(shù)，故選D；
（6）連好電路后，可先閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，此時電壓表測量燈泡兩端的電壓，移動滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
保持滑片位置不動，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，此時電壓表測量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₁
則定值電阻兩端的電壓U=U₁-2.5V；所以I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$；
所以P=2.5V×I=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，觀察燈泡是否發(fā)光；
（3）0.24；1.5；0.36；
（4）不正確；燈絲的電阻隨著溫度的升高而變大；
（5）D；
（6）①S、S₁；S₂；2.5；③2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$．

點評 本題考查了連接電路圖、電表讀數(shù)、求燈泡功率、燈絲的電阻變化、實驗電路設(shè)計等問題，連接電路圖時，注意電壓表量程的選擇，燈泡只有在額定電壓下才能正常發(fā)光，如果燈泡的實際功率較小，不足以讓燈泡發(fā)光，只有燈泡功率達到一定值時燈泡才能正常發(fā)光．