Question

在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)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(qǐng)用筆畫(huà)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(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(méi)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(méi)有示數(shù)，可以判斷燈泡______．
（3）故障排除后重新閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙，若要測(cè)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(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5伏；
（4）小金同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)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(jì)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(shí)驗(yàn)后，該組同學(xué)又找來(lái)了幾個(gè)不同阻值的電阻代替小燈泡繼續(xù)“探究電壓不變時(shí)，電流與電阻的關(guān)系”，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表，該組同學(xué)做完第2次實(shí)驗(yàn)后，用15Ω的電阻代替10Ω的電阻，閉合開(kāi)關(guān)后，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向______端移動(dòng)（選填“A”或“B”），使電壓表的示數(shù)為_(kāi)_____V，完成第三次實(shí)驗(yàn)．

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(dòng)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(shuō)明電壓表兩接線柱與電源兩端連接是完好的，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)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(shuō)明電路是通路，電壓表無(wú)實(shí)數(shù)說(shuō)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(shí)數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)判斷滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的方向；
（4）由圖象讀出額定電壓下通過(guò)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(kāi)關(guān)后，電路中的總電阻變大，電路電流變小，滑動(dòng)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(diǎn)知，電阻兩端電壓變大，要保持電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)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(dòng)變阻器的任意下方接線柱與開(kāi)關(guān)的右接線柱相連，如下圖所示：

（2）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器燈泡都不亮，若電流表沒(méi)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(méi)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(cè)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(diǎn)可知，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器分得的電壓，即較小滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，實(shí)物圖如圖1所示時(shí)滑片向A端移動(dòng)，如圖2所示時(shí)滑片向B端移動(dòng)；
（4）由圖象知，當(dāng)燈的電壓是2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流值為0.2A，額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，燈絲的長(zhǎng)度、橫截面積、材料不變，燈絲兩端電壓增大時(shí)，電流增大，實(shí)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(shí)驗(yàn)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(kāi)關(guān)后，實(shí)物圖如圖1所示時(shí)滑片向B端移動(dòng)，如圖2所示時(shí)滑片向A端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為3V，完成第三次實(shí)驗(yàn)．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）斷路；短路；
（3）若實(shí)物圖中滑動(dòng)變阻器A接線柱接入電路中時(shí)則答案為A，若實(shí)物圖中滑動(dòng)變阻器B接線柱接入電路中時(shí)則答案為B；
（4）0.5；燈絲的電阻與溫度有關(guān)；
（5）若實(shí)物圖中滑動(dòng)變阻器A接線柱接入電路中時(shí)則答案為B，若實(shí)物圖中滑動(dòng)變阻器B接線柱接入電路中時(shí)則答案為A；3．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，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(jì)算，同時(shí)還考查了學(xué)生對(duì)圖象的分析和處理能力，本實(shí)驗(yàn)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．