Question

小剛測定小燈泡電功率的實驗中，選用的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．
（1）實驗的原理是

 

；連接電路時開關應

 

，電流表的量程應選 0-

 

A．
（2）用筆畫線代替導線，連接完整如圖1所示的實物電路．
（3）閉合開關前，圖中滑動變阻器的滑片P應位于

 

（選填“A”或“B”）端．
（4）小剛連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏向0刻線的左側，電壓表指針偏向3（15）刻度線的右側，其原因

 

；

 

．
（5）小剛合理地連接好電路，閉合開關，無論怎樣調節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮．于是小剛提出以下猜想：A．可能是燈絲斷了        B．可能是小燈泡短路       C．可能是變阻器開路
究竟哪個猜想正確，可根據(jù)電流表和電壓表的示數(shù)進行判斷（電流表、電壓表均無故障）．下表給出了電流表、電壓表可能出現(xiàn)的幾種情況，請判斷每種情況下哪個猜想是正確的，并把其序號填寫在對應的空格里．

電流表	電壓表	判斷結果
示數(shù)不為零	示數(shù)為零
示數(shù)為零	示數(shù)不為零
示數(shù)為零	示數(shù)為零

（6）排除故障后，閉合開關、移動滑片P至電壓表的示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為

 

V；要獲得小燈泡額定功率的數(shù)據(jù)，滑片P應向

 

（選填“A”或“B”）移動．
（7）改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值，繪制得如圖3所示的I-U圖象．由圖象可知，小燈泡兩端電壓是1.5V時，其電阻是

 

Ω，額定功率是

 

W．
（8）通過圖象，你還能發(fā)現(xiàn)小燈泡電阻的變化有什么規(guī)律？

Answer 1

分析：（1）測量燈泡額定功率的原理：P=UI；連接電路時應斷開開關，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流選擇電流表量程．
（2）根據(jù)電流表的量程將電流表與燈泡串聯(lián)．
（3）閉合開關前滑片應置于最大阻值處．
（4）電流表、電壓表使用時，電流要從正接線柱流入，負接線柱流出，否則指針將反轉，量程要選擇合適．為了安全起見，在不能有效估測電流大小的情況下，可選擇大量程先進行試觸．
（5）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導線電壓，示數(shù)為0．燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態(tài)，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．
（6）由圖示電表確定其量程與分度值，讀出電表示數(shù)；根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的關系確定滑片的移動方向．
（7）由圖3所示圖象求出1.5V電壓所對應的電流，然后由歐姆定律求出電阻阻值；由圖象找出額定電壓對應的電流，由P=UI求出燈泡額定功率．
（8）根據(jù)圖象分析燈絲的變化規(guī)律，依據(jù)燈絲電阻隨溫度的升高而增大的特點進行分析．

解答：解：（1）測量燈泡額定功率的原理為P=UI；
連接電路時開關應斷開；燈泡正常發(fā)光時，電流約為I=

U

R

=

2.5V

10Ω

=0.25A，故電流表的量程應選0～0.6A．
（2）因為電流表的量程為0～0.6A，所以將電流表的0.6A的接線柱與燈泡左端相連，如下圖所示：

（3）閉合開關前，圖中滑動變阻器的滑片P應位于A端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大．
（4）電流表指針偏向零刻度線的左側，說明電流表的正、負接線柱接反了；
電壓表的指針迅速偏至最右側刻度線之外，說明被測電壓太大或電壓表量程選小了；
（5）A、燈絲斷了，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓，電壓表有示數(shù)．
B、燈泡短路，電路電阻減小，電流表示數(shù)增大，電壓表測燈泡兩端電壓，燈泡中無電流，兩端無電壓，電壓表無示數(shù)．
C、滑動變阻器開路，整個電路開路，燈泡中無電流，燈泡兩端無電壓，電壓表和電流表都無示數(shù)．

電流表	電壓表	判斷結果
示數(shù)不為零	示數(shù)為零	B
示數(shù)為零	示數(shù)不為零	A
示數(shù)為零	示數(shù)為零	C

，則可能的原因是電流表的量程太小（接了小量程由圖b所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，所示為2.2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，要測燈泡額定功率，應向B端移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓增大，知道額定電壓2.5V位置．
（6）由圖2所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，所示為2.2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，要測燈泡額定功率，應向B端移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓增大，知道額定電壓2.5V位置．
（7）由圖c所示圖象可知，電壓為1.5V時電流為0.15A，
∵I=

U

R

，
∴電阻阻值R=

U

I

=

1.5V

0.15A

=10Ω；
由圖3可知，燈泡額定電壓對應的電流為0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（8）由圖象知，燈絲電阻隨燈泡電壓的增大而變大．
故答案為：（1）P=UI；斷開；0.6；（3）A；（4）電流表的正、負接線柱接反了；電壓表量程選小了；（5）B；A；C；（6）2.2；B；（7）10；0.5；（8）燈絲電阻隨燈泡電壓的增大而變大．

點評：本題考查了實物電路的連接、實驗注意事項、電表讀數(shù)、故障分析、額定功率的計算及歐姆定律的應用，由圖象獲取信息是解題的關鍵；同時還考查了燈絲電阻與溫度的關系．