Question

18．敬明同學是班級的實驗“小老師”，他利用額定電壓為2.5V的小燈泡進行“測量小燈泡的電功率”的實驗，已知電源電壓為4V．
（1）他在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖1甲所示，他應將電流表的指針調(diào)到零刻度線位置．
（2）圖1乙是他畫出的實驗電路圖，請你根據(jù)電路圖用筆畫線代替導線，幫他將如圖1丙所示的實物電路連接完整．

（3）經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置，電流表和電壓表的示數(shù)如圖2所示，則此時通過小燈泡的電流是0.22A，燈泡兩端的電壓是1.8V．記錄好數(shù)據(jù)后，為了測量小燈泡的額定功率，在移動滑動變阻器的滑片時，眼睛要注意觀察電壓表，直至其示數(shù)為2.5V．
（4）移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.75W，觀察圖丙所示的I-U圖象不是直線的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（5）他完成實驗后，在幫助其它實驗小組的過程中，發(fā)現(xiàn)某實驗小組在完成本實驗中電路出現(xiàn)故障．請你根據(jù)故障現(xiàn)象和檢測結(jié)果，在下表的空格內(nèi)寫出發(fā)生故障的原因．

故障現(xiàn)象	檢測結(jié)果	發(fā)生故障的原因
燈泡不亮，電壓表示數(shù)較大，電流表幾乎無示數(shù)．	取下燈泡，電壓表和電流表的示數(shù)均不變．

（6）他在參與某實驗小組進行評估時，發(fā)現(xiàn)該實驗小組的實驗記錄分析表如下：

實驗序號	小燈泡兩端的電壓U/V	通過燈的電流表I/A	小燈泡的電功率P/W	額定功率P/W
1	2.0	0.24	0.48	取三次功率的平均值作為結(jié)果
2
3	3.0	0.32	0.96

你認為該小組的數(shù)據(jù)處理過程是否正確？答：不正確．理由是：不能把燈泡不同電壓下實際功率的平均值作為燈泡額定功率．
（7）若想接著探究電流與電壓的關(guān)系，需要補充的實驗器材是定值電阻．
（6）整理器材時發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的PA部分比PC（D）部分熱，原因是PB部分和PC部分串聯(lián)，電流相等，PB部分比PC部分的電阻大，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，在通電相同的條件下，PB部分產(chǎn)生的熱量較多，所以熱．．

Answer 1

分析 （1）使用電表前應對其調(diào)零，使指針指在電表零刻度線上．
（2）根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖．
（3）由圖示電表確定其量程與分度值，讀出電表示數(shù)；移動滑片時，要注意觀察電壓表示數(shù)，使其示數(shù)等于燈泡額定電壓．
（4）從圖象中確定額定電壓及對應的電流值，根據(jù)公式P=UI計算出額定功率；分析電阻的變化，得出燈絲電阻與溫度的關(guān)系；
（5）常見的電路故障有：斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（6）燈泡在不同電壓下的實際功率不同，燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，求不同電壓下的實際功率作為額定功率是錯誤的；
（7）要探究電流和電壓的關(guān)系，應使電阻不變；
（8）根據(jù)焦耳定律結(jié)合串聯(lián)電路電流及電阻的關(guān)系進行判斷．

解答 解：（1）由圖甲所示電流表可知，電流表指針沒有指在零刻度處，應對電流表進行機械調(diào)零，使指針指在電流表零刻度線處．
（2）根據(jù)電路圖連接實物電路圖，如圖所示．
（3）由圖示電流表可知，其量程是0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.22A；
由圖示電壓表可知，其量程是0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1.8V；在移動滑動變阻器的滑片時，眼睛要注意觀察電壓表，直至其示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V為止．
（4）由圖象知，當小燈泡兩端的電壓等于額定電壓2.5V時，電流表示數(shù)為0.3A，小燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.3A=0.75W；
燈泡的電壓越大，燈泡越亮，則燈絲的溫度越高，對應的燈絲的電阻越大，說明燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以I-U圖象不是直線；
（5）如果燈泡斷路，則燈泡不亮，電路斷路，電流表指針幾乎不動，電壓表與電源兩極相連，測電源電壓，電壓表示數(shù)較大，取下燈泡，電壓表與電流表示數(shù)不變，則電路故障是燈泡斷路；填入下表：

故障現(xiàn)象	檢測結(jié)果	發(fā)生故障的原因
燈泡不亮，電壓表示數(shù)較大，電流表幾乎無示數(shù)．	取下燈泡，電壓表和電流表的示數(shù)均不變．	燈泡斷路

（6）燈泡在不同電壓下的實際功率不同，燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，由實驗數(shù)據(jù)記錄表格可知，在實驗數(shù)據(jù)處理過程中，求不同電壓下的實際功率作為額定功率，這是錯誤的．
（7）若想接著探究電流與電壓的關(guān)系，需保持電阻不變，所以還需補充定值電阻；
（8）PB部分和PC部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產(chǎn)生的熱量多，比較熱．
故答案為：（1）零刻度線；（2）電路圖如圖所示；（3）0.22；1.8；電壓；2.5V；（4）0.75W；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（5）燈泡斷路；（6）不正確；不能把燈泡不同電壓下實際功率的平均值作為燈泡額定功率；（7）定值電阻；（8）PB部分和PC部分串聯(lián)，電流相等，PB部分比PC部分的電阻大，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，在通電相同的條件下，PB部分產(chǎn)生的熱量較多，所以熱．

點評 本題考查了電表的調(diào)節(jié)、連接電路圖、電表讀數(shù)、電路故障分析、同時考查了燈絲電阻與溫度的關(guān)系及焦耳定律的應用，還考查了電阻和電功率的計算；對電表讀數(shù)時，要注意先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．