Question

6．實驗室購買了一批規(guī)格為“2.5V 0.75W”的小燈泡，小明利用其中一只燈泡做測量小燈泡電功率的實驗．

（1）用筆畫線代替導線把如圖所示的實驗電路圖補充完整．
（2）按圖連接好電路，閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應調(diào)至左端（選填“左”或“右”），閉合開關后，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則產(chǎn)生此故障的原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后，閉合開關并調(diào)節(jié)滑動變阻器，先測得如下第一組數(shù)據(jù)，要獲得第二組數(shù)據(jù)，滑片應向右（選填“左”或“右”）；第2次實驗時的電流表示數(shù)如圖所示，即小燈泡的電流為0.4A：
①分析數(shù)據(jù)，該小燈泡的額定功率為1W，你認為該小燈泡是否合格：不合格．
②假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細是一定的，則這個小燈泡內(nèi)鎢絲的長度與合格產(chǎn)品相比是長了還是短了？答：短了．
（4）想要接著探究電流與電壓關系，需要補充的實驗器材是：定值電阻．

實驗次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	2.0	2.5	3.0
電流I/A	0.34		0.44

Answer 1

分析 （1）由燈泡的額定電壓確定電壓表使用的量程，根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表量程；電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，注意電表的正負接線柱．（2）閉合開關前，滑片置于最大阻值處，離接入的下面接線柱最遠．
燈泡不發(fā)光，可能燈泡短路或斷路．電流表無示數(shù)，可以斷定燈泡斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓．
（3）燈泡兩端電壓變大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，判斷變阻器兩端電壓的變化以及電阻變化，確定滑片移動方向；根據(jù)電流表的量程和分度值以及指針的未知讀出電流值．
①通過實驗數(shù)據(jù)求得燈泡的額定功率，與燈泡上標注的額定功率進行比較，如果相等則合格，否則不合格．
②電壓相等時，知道功率，根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$比較電阻的大小，根據(jù)電阻大小的影響因素比較鎢絲的長短．
（4）電流與電壓和電阻有關，探究電流與電壓的關系時，應控制電阻不變．

解答 解：（1）由燈泡的額定電壓可知電壓表選擇0～3V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電流從電壓表正接線柱流入，從負接線柱流出；
小燈泡正常發(fā)光時的電流為：I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{0.75W}{2.5V}$=3A，所以電流表選擇0～0.6A量程；如圖．

（2）閉合開關前，滑片處于最大阻值處起保護電路作用，滑片移至左端．
燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，說明燈泡斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓；另一種原因也可能是滑動變阻器接入電路中的阻值過大，電路中的電流微弱，電流表無示數(shù)，燈泡不發(fā)光．
（3）燈泡兩端電壓變大，則滑動變阻器兩端電壓變小，由串聯(lián)電路的分壓原理可知，變阻器接入電路中的電阻應變小，故滑片向右移動；
電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，因此燈泡的額定電流為0.4A；
①P=UI=2.5V×0.4A=1W＞0.75W，所以，燈泡不合格．
②由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$知，電壓相等時，功率越大，電阻越小，鎢絲長度和橫截面積相同時，鎢絲越短，電阻越小．
所以，實驗用的燈泡鎢絲長度比合格燈泡的鎢絲長度短．
（4）因為通過導體的電流與導體兩端電壓和導體電阻有關，所以探究電流與電壓關系時，應控制電阻不變．由圖象可知，燈泡電流與電壓不成正比，即燈泡電阻不是一個定值，所以應將燈泡換成一個定值電阻．
故答案為：（1）略；（2）右；燈泡斷路（或滑動變阻器阻值太大）；（3）左；0.4；1；否；短了；（4）定值電阻．

點評 本題涉及到選擇電壓表、電流表量程及接入方式，滑動變阻器的使用方法，判斷電路故障，讀電流表的示數(shù)，計算功率，以及判斷燈泡是否合格，涉及到的知識點較多，綜合性較強，給解題帶來困難．