Question

2．佳佳在“測(cè)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，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω．

（1）如圖甲所示是她連接的部分實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你幫她完成電路的連接．要求：兩電表量程選取合適，滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮．
（2）連接完電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表示數(shù)接近電源電壓，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)佳佳組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)記錄表格如下表，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(cè)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，佳佳組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，她們根據(jù)測(cè)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0.625W．
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，不是一個(gè)定值．
（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(chǎng)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）若小梅組實(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)已知阻值的定值電阻（R₀），請(qǐng)幫該小組設(shè)計(jì)出測(cè)量小燈泡電功率的電路，將對(duì)應(yīng)的電路圖畫在右面方框內(nèi)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓確定電壓表量程與燈并聯(lián)，求出燈正常工作時(shí)電流大小確定電流表量程與燈串聯(lián)，由滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮確定變阻器的連接；
（2）燈泡不亮，電流表指針不動(dòng)，可能是燈泡斷路；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；則與電壓表并聯(lián)的燈斷路了；
（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．
燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，不是一個(gè)定值分析；
（5）已知電阻值，電路可測(cè)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）小燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，電阻約為10Ω，
燈正常工作時(shí)的電流大小I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程與燈串聯(lián)，滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮，即電流變大，電阻變小，即滑片以左電阻絲連入電路中，如下左圖所示：


（2經(jīng)分析，連接完電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表示數(shù)接近電源電壓，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）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，燈在額定電壓下的功率這額定功率，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0.25A，則燈的額定電功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
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，R不是一個(gè)定值，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$，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保持不為，由電壓表可測(cè)出電阻兩端的電壓U，電流表可測(cè)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”實(shí)驗(yàn)．選D．
（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)，如上右圖所示：
故答案為：（1）見上左圖；
（2）燈泡斷路；
（3）設(shè)計(jì)了電功率的平均值一欄；未測(cè)量實(shí)際電壓高于額定電壓的情況；
（4）0.625；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，不是一個(gè)定值；
（5）D；
（6）見上右圖．

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、電功率的簡(jiǎn)單計(jì)算及控制變量法的應(yīng)用及影響電阻大小的因素和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，綜合性較強(qiáng)．