Question

小明同學(xué)做測(cè)定“伏安法測(cè)量小燈泡電阻”實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及符合實(shí)驗(yàn)要求的電表、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)，滑動(dòng)變阻器規(guī)格（40Ω　1A）．

1）用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將圖1甲電壓表正確連入電路；
2）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；滑片P應(yīng)移到最________（填“左”或“右”）端再閉合開(kāi)關(guān)；實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)滑片P移到某一位置時(shí)，電流表A和電壓表V示數(shù)如圖2所示，則此時(shí)小燈泡的阻值為_(kāi)________Ω．
3）小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)，小燈泡突然熄滅，檢查發(fā)現(xiàn)電流的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，請(qǐng)你幫小明分析電路的故障可能是：________；（寫(xiě)出一種即可）．
4）若小唐同學(xué)用已聯(lián)好的電路測(cè)小燈泡的額定電功率，請(qǐng)你幫他把主要的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①小唐排除故障后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向________端滑動(dòng)（選填“左”或“右”）
②小唐通過(guò)移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的讀，并繪制成了如圖1圖象．乙所示的U-1圖象，根據(jù)圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率________W．
③根據(jù)圖象，發(fā)現(xiàn)該小燈泡的電流與電壓________正比（　 選填“成”或“不成”），原因可能是________
④在分析誤差的過(guò)程中，同組的小嚴(yán)認(rèn)為此種方法測(cè)量的電功率也存在一定的誤差，因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻并不是無(wú)窮大，使所測(cè)的________不準(zhǔn)確（選填“電流”或“電壓”），從而使測(cè)量的燈泡額定功率________（選填“偏大”或“偏小”）．
⑤小唐同學(xué)還想繼續(xù)探究電流和電阻的關(guān)系，他將燈泡換成多個(gè)定值電阻R，保持電壓表示數(shù)始終為2V，不斷更換定值電阻R的阻值，記錄各次電流表的示數(shù)．當(dāng)更換電阻R=25Ω時(shí)，若不更換其他器材，此電路________（選填“能”或“不能”）完成實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

左    9    小燈泡開(kāi)路    右    0.5    不成    燈絲的電阻隨溫度的升高而增大    電流    偏大    不能
分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程并與燈泡并聯(lián)．
（2）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)為最大值；根據(jù)圖2讀出電表的示數(shù)，利用歐姆定律求小燈泡的阻值．
（3）小燈泡突然熄滅，可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明電路斷路，電壓表有示數(shù)說(shuō)明電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br/>（4）①此時(shí)小燈泡兩端的電壓小于額定電壓，為使電壓增加為2.5V，就要使滑動(dòng)變阻器分壓減小，連入電阻減小，選擇滑片的移動(dòng)方向．
②由表格數(shù)據(jù)確定電流表的量程，并讀出電流表的示數(shù)，利用P=UI求出燈泡的額定功率．
③根據(jù)P=UI可知燈泡的功率變化和溫度的變化，再根據(jù)歐姆定律求出表格中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電阻，從而得出電阻的變化規(guī)律，從而得出燈泡電阻與溫度的關(guān)系．
④由電路圖可知電流表測(cè)量的是通過(guò)燈泡和電壓表的電流之和，因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻并不是無(wú)窮大，所以所測(cè)的電流不準(zhǔn)確，根據(jù)P=UI可判斷燈泡額定功率的變化．
⑤當(dāng)更換電阻R=25Ω時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：串聯(lián)的各電阻兩端的電壓與電阻成正比，由此可判斷能不能完成實(shí)驗(yàn)．
解答：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V且與燈泡并聯(lián)，連接如下圖所示：

（2）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，電阻最大處，即滑片P應(yīng)移至左端；
如圖2所示，因電壓表量程是3VA，則示數(shù)為1.8V，電流表量程是0.6A，則示數(shù)為0.2A；
所以此時(shí)小燈泡的阻值R===9Ω；
（3）燈泡不亮、電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明電路斷路，電壓表有示數(shù)說(shuō)明小燈泡開(kāi)路．
（4）①為測(cè)額定功率，燈兩端電壓應(yīng)為2.5V，就要使滑動(dòng)變阻器分壓減小，接入電路的電阻減小，應(yīng)向右移動(dòng)滑片．
②由表格中數(shù)據(jù)可知，通過(guò)燈泡的電流隨兩端的電壓增大而增大，且最大電流小于0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，故由表格中數(shù)據(jù)可知，燈泡正常工作時(shí)通過(guò)的電流為0.2A，
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
③燈泡電功率逐漸變大，溫度升高，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，由歐姆定律可知對(duì)應(yīng)的電阻依次為：4Ω、4.1Ω、4.3Ω、4.5Ω、4.7Ω、4.8Ω、5.2Ω，
所以小燈泡的電流與電壓不成正比，原因可能是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
④由電路圖可知：電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：燈泡兩端的電壓與電壓表兩端的電壓相等；由電壓表的示數(shù)得出燈泡兩端的電壓是準(zhǔn)確的；電流表串聯(lián)在燈泡與電壓表并聯(lián)后的干路上，測(cè)量的是通過(guò)燈泡和電壓表的電流之和，因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻并不是無(wú)窮大，所以所測(cè)的電流不準(zhǔn)確，比燈泡的實(shí)際電流值要大，根據(jù)P=UI可知燈泡額定功率偏大．
⑤當(dāng)更換電阻R=25Ω時(shí)，若不更換其他器材，則滑動(dòng)變阻器全部連入電路，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：定值電阻R兩端的電壓為：U_R==≈2.3V，則為保持電壓表示數(shù)始終為2V，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，而實(shí)際滑動(dòng)變阻器已經(jīng)達(dá)到最大，無(wú)法再增加；所以不能完成實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）斷開(kāi)；B；（3）燈泡斷路；（4）①右；②0.5；③不成；燈絲的電阻隨溫度的升高而變大；④電流；偏大；⑤不能．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電壓表量程的選擇和正確的使用、滑動(dòng)變阻器的正確使用、歐姆定律的應(yīng)用、電流表的讀數(shù)、分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)較多，要求學(xué)生有較強(qiáng)的能力，試題難度較大．