Question

小明在做“測定小燈泡電功率”的實驗時，所用電源電壓為4.5伏，小燈泡額定電壓為2.5伏．電阻約為10Ω．

（1）在連接電路時，開關應處于______狀態(tài)．
（2）請你用筆畫線代替導線，按照電路圖將實物電路補完整（注意量程且導線不能交叉）
（3）按電路圖連接成實物圖后，滑片P應移至______端（A或B）．
（4）閉合開關，發(fā)現小燈泡不亮、電流表指針不動、電壓表指針有明顯的偏轉，則電 路故障原因可能是______
（5）故障排除后重新閉合開關，移動滑動變阻器滑片P到某一位置時，電壓表的示數如圖乙，若要測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑片P向______（填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數為2.5伏；
（6）小明同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的圖象．根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是______瓦．
此時小燈泡的電阻是______歐．該圖象不是直線，主要原因是______．

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

（7）完成實驗后，該組同學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，電流與電阻的關系”，得到的實驗數據如下表，該組同學做完第2次實驗后，用15Ω的電阻代替10Ω的電阻，閉合開關后，應將滑動變阻器的滑片P向______端移動（選填“A”或“B”），使電壓表的示數為______V，完成第三次實驗．2根據表中的實驗數據得出的結論是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）為保護電路，連接電路時開關應斷開；
（2）根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表量程，
滑動變阻器、燈泡、電流表、開關串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端；
連線時注意滑動變阻器的接法，注意電壓表與電流表正負接線柱不要接反；
（3）為保護電路，閉合開關前，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值；
（4）燈泡不亮，可能是燈泡斷路或燈泡短路；電流表無示數，說明電路存在斷路；電壓表示數等于電源電壓，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯電路之外不存在斷路；
（5）根據圖乙讀出電壓表示數，根據該示數與燈泡額定電壓間的關系，判斷滑片的移動方向，知道電壓表示數等于燈泡額定電壓為止．
（6）由I-U圖象找出燈泡額定電壓對應的電流，然后由功率公式P=UI和R=求出燈泡的額定功率和電阻；燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．
（7）用15Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關后，由于電路總電阻變大，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．
根據表中電阻與電流的積不變得出結論．
解答：解：（1）在連接電路時，開關應處于斷開狀態(tài)；
（2）燈泡額定電壓是2.5V，則電壓表選3V量程；燈泡正常發(fā)光時的電流約為I===0.25A，則電流表應選0～0.6A量程；
滑動變阻器、燈泡、電流表、開關串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端，電路圖如圖所示；

（3）由實物電路圖知，當滑動變阻器滑片在B端時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，因此閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應位于B端；
（4）閉合開關，發(fā)現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表示數等于電源電壓，其故障可能是：燈泡斷路．
（5）已知電壓表量程是0～3V，分度值是0.1V，則電壓表示數是2.2V，小于燈泡額定電壓，要使燈泡正常發(fā)光應向A移動滑動變阻器滑片P，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，燈泡兩端電壓增大，直到電壓表示數等于燈泡額定電壓2.5V為止．
（6）由圖象I-U知，燈泡的額定電壓U=2.5V對應的電流I=0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；此時燈泡的電阻R===12.5Ω；因為燈絲的電阻與溫度有關，因此電壓和電流的圖象為曲線．
（7）由表中實驗數據知，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，閉合開關后，應將滑動變阻器的滑片P向B端移動，使電壓表的示數為3V，完成第三次實驗；
根據表中數據可知，電流與電阻的乘積不變，故可得出的結論為：電壓一定時，電阻與電流成反比．
故答案為：（1）斷開；（3）B；（4）燈泡斷路；（5）A；（6）0.5；12.5；燈絲電阻受溫度影響；（7）B；3；電壓一定時，電阻與電流成反比．
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、串聯電路的分壓作用及額定功率的計算，同時還考查了學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用．