Question

12．小花在“測量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，所選小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．
（1）如甲圖所示是她連接的實(shí)驗(yàn)電路，由于手滑，有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)了．請(qǐng)你幫小花在錯(cuò)誤的那根導(dǎo)線上畫“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的連線．

（2）改正電路錯(cuò)誤連接后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表示數(shù)接近4.5V，電流表指針幾乎不動(dòng)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是燈泡斷路．
（3）若實(shí)驗(yàn)時(shí)小花組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)記錄表格如表，請(qǐng)指出表格設(shè)計(jì)欠妥的兩處：一是設(shè)計(jì)了電功率的平均值一欄；二是未測量實(shí)際電壓高于額定電壓的情況．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓/V	電流/A	電功率/W	燈的亮度	電功率的平均值/W
1	1.5
2	2.0
3	2.5

（4）故障排除、表格修訂后，小花組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，她們根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，畫出了小燈泡的電流-電壓關(guān)系圖象如上圖乙所示．由圖象可以判斷，小燈泡的額定功率為0.75W．
由圖象可知，燈泡中的電流與電壓不成正比，原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（5）將圖中的小燈泡更換成定值電阻，且電路連接完好，還可以完成的實(shí)驗(yàn)是D
A．探究電流的磁場強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系    
B．探究電流與電阻的關(guān)系
C．探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系    
 D．探究電流與電壓的關(guān)系
（6）若小花組實(shí)驗(yàn)時(shí)，電流表壞了，其余器材完好．老師取走了她們組的電流表，給她們又拿來了一個(gè)電壓表和一個(gè)定值電阻（R₀），請(qǐng)幫該小組設(shè)計(jì)出測量小燈泡電功率的電路，將對(duì)應(yīng)的電路圖畫在圖丙方框內(nèi)．

Answer 1

分析 （1）電源、開關(guān)、電流表、燈泡、滑動(dòng)變阻器要串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端；實(shí)物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法上考慮；
（2）燈泡不亮，可能是燈泡斷路，或燈泡短路，而電流表無示數(shù)，說明電路故障是斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩端相連，電壓表之外電路不存在斷路；
（3）實(shí)際電功率受實(shí)際電壓的影響，不同電壓下的電功率不同；
探究電功率與電壓的關(guān)系時(shí)，分別使燈泡兩端的電壓高于、等于、低于耳釘呢電壓；
（4）從圖象上查出額定電壓下的電流的值，由P=UI計(jì)算電功率．
要得出電流與電壓的正比例關(guān)系，需保持電阻值不變；
（5）已知電阻值，電路可測電阻兩端的電壓，流過電阻的電流，據(jù)此判斷可完成哪個(gè)實(shí)驗(yàn)．
（6）沒有電流表，可以用電壓表和定值電阻來代替電流表，與燈泡串聯(lián)便可．

解答 解：（1）由圖1知，電壓表連線錯(cuò)誤，燈泡右端接線柱與電壓表負(fù)接線柱相連，電路圖如圖所示：
．
（2）閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，燈不亮，故障可能是燈泡斷路．
（3）燈泡的實(shí)際功率與實(shí)際電壓有關(guān)，不同電壓下的功率不同，所以不能求不同電壓下的平均功率；
由表格中數(shù)據(jù)知，實(shí)驗(yàn)只研究了實(shí)際電壓低于額定電壓的情況，沒有研究實(shí)際電壓高于額定電壓的情況；
（4）當(dāng)電壓為額定電壓2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流值為0.3A，則電功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
由于不同電壓下燈絲的溫度不同，燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以電流與電壓不成正比；
（5）把小燈泡換成定值電阻后，電阻阻值R，已知，由電壓表可測出電阻兩端的電壓U，電流表可測流過電阻的電流，因此利用該電路可完成“探究電流與電壓的關(guān)系”關(guān)系實(shí)驗(yàn)．
（6）電壓表與定值電阻并聯(lián)，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，可充當(dāng)電流表，然后與燈泡串聯(lián)，如圖所示：

故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）設(shè)計(jì)了電功率的平均值一欄；未測量實(shí)際電壓高于額定電壓的情況；（4）0.75；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（5）D；（6）見上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接、電表量程的選擇和正確的使用、電路故障的判斷、電流表的讀數(shù)、電功率的簡單計(jì)算燈，要注意探究電流與電壓關(guān)系時(shí)應(yīng)控制電阻的阻值不變和知道燈泡的電阻與溫度有關(guān)．