Question

15．在”用伏安法測(cè)小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路未連接部分連接好（連線不得交叉）．閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于a（選填“a”或“b”）端．
（2）當(dāng)開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，經(jīng)過(guò)分析，同學(xué)們猜想了一些可能的原因．請(qǐng)根據(jù)同學(xué)們的猜想，在表中寫出電壓表的示數(shù)有無(wú)情況．

猜想	電壓表示數(shù)情況	電流表示數(shù)情況
燈泡斷路
燈泡短路

（3）在移動(dòng)滑片位置的過(guò)程中，記錄多組小燈泡兩端不同的電壓及對(duì)應(yīng)的通過(guò)小燈泡的電流值，根據(jù)這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出了通過(guò)小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關(guān)系的圖象（如圖2所示）．分析圖象可知，小燈泡的額定功率為0.625W，小燈泡正常工作時(shí)的燈絲電阻為10Ω．
（4）從圖象還可以看出，小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸變大（選填“變大”或“變小”），從物理學(xué)角度分析，造成這一現(xiàn)象的原因燈絲電阻隨溫度升高而變大．

Answer 1

分析 （1）由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表與燈泡并聯(lián)；由圖象中的電流值確定電流表的量程，電流表與燈泡串聯(lián)；電流從電壓表和電流表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出；為保護(hù)電路，閉合開關(guān)之前，滑動(dòng)變阻器接入電路電阻應(yīng)最大；
（2）燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電路中沒(méi)有電流，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓；
燈泡短路時(shí)，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測(cè)量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0；
（3）找出燈泡額定電壓下的電流，利用W=UI計(jì)算電功率，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算電阻；
（4）從圖象分析電壓增大，電流增大，但是電壓比電流增大的倍數(shù)大，即隨著電壓增大，$\frac{U}{I}$增大，電阻增大；從電阻大小的影響因素分析電阻變化的原因．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表選0～3V的量程，且與燈泡并聯(lián)；燈泡的額定電流一般小于0.6A，所以電流表選0～0.6A的量程，且與燈泡串聯(lián)，注意電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出；滑動(dòng)變阻器一上一下的串聯(lián)在電路中，連接如圖所示：

為防止電路中電流過(guò)大燒壞用電器，所以開關(guān)閉合時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)處于最大阻值，即a端；
（2）燈泡不亮，電路存在斷路或燈泡短路，電路故障現(xiàn)象如下表所示：

猜想	電壓表示數(shù)情況	電流表示數(shù)情況
燈泡斷路	有示數(shù)	無(wú)示數(shù)
燈泡短路	無(wú)示數(shù)	有示數(shù)

（3）由圖象可知：正常工作電燈的額定電壓為2.5V，通過(guò)燈泡的電流為0.25A，此時(shí)燈泡的電功率W=UI=2.5V×0.25=0.625W，電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（4）從圖象可以看出，電壓增大的倍數(shù)比電流增大的倍數(shù)大，隨著電壓的增大，$\frac{U}{I}$的比值增大，電阻增大；燈絲的長(zhǎng)度、橫截面積、材料不變，燈絲溫度升高，電阻變大．
故答案為：（1）如上圖所示；a；（2）如上表；（3）0.625；10；（4）變大；燈絲電阻隨溫度升高而變大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了伏安法測(cè)電阻的電路連接、滑動(dòng)變阻器的連接、電路故障原因與現(xiàn)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系、電阻的計(jì)算、影響電阻的因素等知識(shí)點(diǎn)，包含的內(nèi)容較多．其中，分析電路故障、從圖象變化規(guī)律得到電阻變化規(guī)律是此題的難點(diǎn)．