Question

20．如圖，在“測(cè)量小燈泡的功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓是2.5伏．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲所示電路連接完整．
（2）小夢(mèng)在接完最后一根導(dǎo)線時(shí)，小燈泡立即發(fā)光，請(qǐng)你分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)．
（3）排除故障后，繼續(xù)試驗(yàn)，如圖乙是小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，燈泡的額定功率為1.25W．聰明的小夢(mèng)順便又算出了燈泡正常工作時(shí)的電阻R_L=5Ω．
（4）大夢(mèng)和小夢(mèng)按照老師的要求，設(shè)計(jì)了如下在缺少電流表時(shí)粗略測(cè)量小燈泡電阻的方案：
大夢(mèng)：用如圖丙所示電路（滑動(dòng)變阻器最大阻值已知），閉合開(kāi)關(guān)，分別讀出滑片在A、B兩端時(shí)電壓的示數(shù)，然后計(jì)算出小燈泡的電阻．
小夢(mèng)：把一個(gè)電壓表分別接在小燈泡和阻值已知的定值電阻兩端如圖丁所示，閉合開(kāi)關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)，然后計(jì)算出小燈泡的電阻．
你認(rèn)為小夢(mèng)設(shè)計(jì)的方案好，理由是定值電阻阻值恒定，誤差�。�
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小夢(mèng)想直接利用圖甲這個(gè)電路探究電流與電壓的關(guān)系，大夢(mèng)告訴她必須將其中的小燈泡更換成定值電阻，并告訴她更換的原因燈絲電阻會(huì)隨溫度升高而增大，實(shí)驗(yàn)中不能保持電阻不變．

Answer 1

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(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）連接好最后一根導(dǎo)線還沒(méi)閉合開(kāi)關(guān)燈泡就發(fā)光，說(shuō)明開(kāi)關(guān)在連接電路之前是閉合的；
（3）額定電壓下燈泡正常發(fā)光，由電路圖可知，電流表的量程，根據(jù)分度值讀出其大小，由P=UI計(jì)算燈泡的額定功率，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)燈絲的電阻；
（4）根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的變化而變化的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
（5）探究電流與電壓的關(guān)系的關(guān)系時(shí)，需控制電阻一定，但小燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，據(jù)此分析．

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)，注意電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出；滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如圖所示：

（2）連好電路，沒(méi)閉合開(kāi)關(guān)燈泡就發(fā)光，說(shuō)明開(kāi)關(guān)之前是閉合的，這是錯(cuò)誤操作，為保護(hù)電路連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓U=2.5V，由電路圖可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.5A；
所以燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.5A=1.25W；
此時(shí)燈絲的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（4）滑片在A、B兩端時(shí)，電路中的電流不同，燈絲的溫度不同，會(huì)使燈泡的電阻不同，所以根據(jù)大夢(mèng)的方法測(cè)量的燈泡的電阻不準(zhǔn)確；把一個(gè)電壓表分別接在小燈泡和阻值已知的定值電阻兩端，可根據(jù)定值電阻兩端的電壓和定值電阻的阻值求出電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電流關(guān)系可知燈泡的電流，從而能夠根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出燈泡的電阻，小夢(mèng)的方法較好一些．
（5）因?yàn)闊艚z的電阻隨溫度的變化而改變，當(dāng)燈泡兩端的電壓發(fā)生變化時(shí)，燈泡的功率發(fā)生變化，燈絲的溫度就發(fā)生變化，而在探究電流與電壓的關(guān)系的關(guān)系時(shí)，需控制電阻不變，
所以必須將其中的小燈泡更換成定值電阻．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；
（2）連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)；
（3）1.25；5Ω；（4）小夢(mèng)；定值電阻阻值恒定，誤差��；
（5）定值電阻；燈絲電阻會(huì)隨溫度升高而增大，實(shí)驗(yàn)中不能保持電阻不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表量程的選擇和連接、滑動(dòng)變阻器的連接、電流表的讀數(shù)以及歐姆定律的應(yīng)用以及控制變量法的使用，關(guān)鍵會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)驗(yàn)步驟評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣．