Question

3．在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5伏，電阻大約為10歐，電源電壓為6V

（1）圖甲中已有部分電路連好，請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將電路連接完整．（要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)減�。�
（2）小明正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器燈泡都不亮，小明分析后確定是燈泡的故障．若電流表沒(méi)有示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，可以判斷燈泡斷路；若電流表有示數(shù)，電壓表幾乎沒(méi)有示數(shù)，可以判斷燈泡短路．
（3）故障排除后重新閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向A（填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5伏；
（4）小金同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的圖象．根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5瓦．該圖象不是直線，主要原因是燈絲電阻隨溫度升高而增大．

（5）在沒(méi)有電壓表、只有電流表的情況下，小紅增加了一只10Ω的定值電阻R并利用原有器材，也測(cè)出了額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率．步驟如下：
①按照如圖丁所示的電路圖正確連接實(shí)物電路；
②閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.25A時(shí)，燈泡正常發(fā)光；
③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，將電流表改接在燈泡所在支路中，再閉合開(kāi)關(guān)，讀出電流表示數(shù)I；
④小燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=U_額I（或2.5V•I）．

Answer 1

分析 （1）滑片P向右移動(dòng)電流表示數(shù)變小說(shuō)明接入電路的電阻變大即接入電路的電阻變大，然后根據(jù)滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡的額定電壓判斷電壓表的量程；
（2）電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路；小燈泡不亮，電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明小燈泡短路或電壓表短路；
小燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路或電路中的總電阻太大；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明與電壓表與電源是連通；
（3）由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)--電壓和電阻成正比，來(lái)分析滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)情況．
（4）從圖象上找到額定電壓對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，讀出對(duì)應(yīng)的電流，利用P=UI計(jì)算額定功率．
該圖象不是直線，即電壓和電流的比值不是定值，說(shuō)明小燈泡發(fā)光的過(guò)程中，影響電阻大小的因素是存在的；
（5）②定值電阻R和電流表相當(dāng)于電壓表；
③保持滑片的位置不變，將電流表與燈串聯(lián)，根據(jù)各元件兩端的電壓不變，讀出電流表示數(shù)即可；
④根據(jù)P_額=U_額I求小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）滑片P向右移動(dòng)電流表示數(shù)變小說(shuō)明接入電路的電阻變大，故滑動(dòng)變阻器的左下方接線柱應(yīng)與定值電阻串聯(lián)；電壓表與燈泡并聯(lián)，因?yàn)闊襞莸念~定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0-3V；如下圖所示：

（2）若小燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路或電路中的總電阻太大；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源是連通的，所以小燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，原因是小燈泡斷路；
若電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路；小燈泡不亮，電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明小燈泡短路或電壓表短路；
（3）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V，而額定電壓為2.5V，故應(yīng)使小燈泡兩端的電壓增大，就應(yīng)該讓滑動(dòng)變阻器兩端的電壓減小，就必須把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)小，即滑片向A移動(dòng)．
（4）由圖象知，當(dāng)燈的電壓是2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流值為0.2A，額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
小燈泡的電流隨電壓變化的圖象不是一條直線，說(shuō)明小燈泡的電阻不是定值，并且燈絲的電阻隨電壓的增大而升高，即燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（5）②小紅增加了一只10Ω的定值電阻R，因當(dāng)電流表示數(shù)為I=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A時(shí)，R兩端的電壓一定為2.5V根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，燈的電壓為2.5V，燈一定正常發(fā)光，所以，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.25A時(shí)，燈泡正常發(fā)光；
③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，保持變阻器滑片P的位置或變阻器接入電路的阻值不變，將電流表改接在所在燈支路中，此時(shí)電路的連接關(guān)系沒(méi)有改變，只是電流表由原來(lái)測(cè)通過(guò)R的電流變?yōu)闇y(cè)通過(guò)燈的電流I，R與燈兩端的電壓與變阻器的電壓均保持不變，燈仍正常發(fā)光，通過(guò)燈的電流I即為燈正常發(fā)光時(shí)的電流大�。�所以，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置（或滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值）不變，將電流表改接在燈泡所在支路中，再閉合開(kāi)關(guān)，讀出電流表示數(shù)I；
④小燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=U_額I（或2.5I）．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）斷路；短路；（3）A；（4）0.5；燈絲電阻隨溫度升高而增大；（5）②0.25；③滑動(dòng)變阻器滑片P的位置；U_額I（或2.5V•I）．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡電功率，考查電路的連接、常見(jiàn)故障的分析、電路的調(diào)節(jié)、電功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素等知識(shí)，是一道綜合題，有一定難度．