Question

在“測量小燈泡電功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5伏，電阻大約為10歐，電源電壓為6伏．

（1）圖甲中已有部分電路聯(lián)好，請用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整．
（2）小明正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮，小明分析后確定是燈泡的故障．若電流表沒有示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，可以判斷燈泡______；若電流表有示數(shù)，電壓表幾乎沒有示數(shù)，可以判斷燈泡______．
（3）故障排除后重新閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P到某一位置時，電壓表的示數(shù)如圖乙，若要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向______（填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5伏；
（4）小金同學(xué)移動滑片P，記下多組對應(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，可計算出小燈泡的額定功率是______瓦．該圖象不是直線，主要原因是______．
（5）完成實驗后，該組同學(xué)又找來了幾個不同阻值的電阻代替小燈泡繼續(xù)“探究電壓不變時，電流與電阻的關(guān)系”，得到的實驗數(shù)據(jù)如表，該組同學(xué)做完第2次實驗后，用15Ω的電阻代替10Ω的電阻，閉合開關(guān)后，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向______端移動（選填“A”或“B”），使電壓表的示數(shù)為______V，完成第三次實驗．

次數(shù)	1	2	3	4
電阻Ω	5	10	15	20
電流A	0.6	0.3	0.2	0.15

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）電壓表示數(shù)接近電源電壓說明電壓表兩接線柱與電源兩端連接是完好的，無論怎樣移動滑動變阻器電流表無示數(shù)，說明電路斷路即電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br />電流表有示數(shù)說明電路是通路，電壓表無實數(shù)說明電壓表并聯(lián)的部分短路；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出其實數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點判斷滑動變阻器滑片移動的方向；
（4）由圖象讀出額定電壓下通過燈泡的電流，利用P=UI求出額定功率；從影響電阻大小的因素分析該圖象不是直線的主要原因；
（5）用15Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān)后，電路中的總電阻變大，電路電流變小，滑動變阻器兩端電壓變大，由于電源電壓變大，由串聯(lián)電路的特點知，電阻兩端電壓變大，要保持電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，燈泡兩端的電壓減小，以保證電阻兩端的電壓保持不變．
解答：解：
（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)，滑動變阻器的任意下方接線柱與開關(guān)的右接線柱相連，如下圖所示：

（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮，若電流表沒有示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，則電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦�，可以判斷燈泡斷路；若電流表有示�?shù)，電壓表幾乎沒有示數(shù)，則電壓表并聯(lián)的部分短路，可以判斷燈泡短路；
（3）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，燈泡兩端的電壓為2.2V；
要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓到2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，應(yīng)減小滑動變阻器分得的電壓，即較小滑動變阻器接入電路的電阻，實物圖如圖1所示時滑片向A端移動，如圖2所示時滑片向B端移動；
（4）由圖象知，當(dāng)燈的電壓是2.5V時，對應(yīng)的電流值為0.2A，額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
實驗過程中，燈絲的長度、橫截面積、材料不變，燈絲兩端電壓增大時，電流增大，實際功率增大，燈絲的溫度升高，電阻增大，即燈絲的電阻與溫度有關(guān)；
（5）由表中實驗數(shù)據(jù)知，電阻兩端的電壓為5Ω×0.6A=3V保持不變；為保證電阻兩端的電壓保持不變，用15Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān)后，實物圖如圖1所示時滑片向B端移動，如圖2所示時滑片向A端移動，使電壓表的示數(shù)為3V，完成第三次實驗．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）斷路；短路；
（3）若實物圖中滑動變阻器A接線柱接入電路中時則答案為A，若實物圖中滑動變阻器B接線柱接入電路中時則答案為B；
（4）0.5；燈絲的電阻與溫度有關(guān)；
（5）若實物圖中滑動變阻器A接線柱接入電路中時則答案為B，若實物圖中滑動變阻器B接線柱接入電路中時則答案為A；3．
點評：本題考查了測量小燈泡電功率的實驗，涉及到電路圖的連接、電路故障的判斷、電壓表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的分壓作用及額定功率的計算，同時還考查了學(xué)生對圖象的分析和處理能力，本實驗需要注意燈絲的電阻隨溫度的變化而變化以及控制變量法的應(yīng)用．