Question

12．小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验台上提供的器材有：6V蓄电池、电流表（0-0.6A，0-3A）、电压表（0-3V，0-15V）、滑动变阻器（50Ω  1.5A）、额定电压为2.5V的小电灯（正常发光时的电阻约为7Ω）、开关各一个，导线若干．

（1）如图甲所示，闭合开关前，滑片P应滑到B点，这样做的目的是保护电路．
（2）此实验的原理是P=UI．
（3）正确连接完电路后，闭合开关，无论怎样调节滑动变阻器，灯泡都不发光，经分析可能有以下几种故障：①若只电流表有示数，则灯泡发生短路；②若只电压表有示数，则灯泡发生断路．
（4）故障排除后，闭合开关时，发现小灯泡两端的电压只有1.8V，滑动变阻器的滑片P应向A（选填“A”或“B”）端移动，才能够使小灯泡正常发光．灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是0.75W．
（5）小红连接电路时误把电压表连错了位置，如图丙所示，她经过思考后认为这样也能测量小灯泡的额定功率，只要让电压表的示数为3.5V即可．
（6）小明根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了I-U图象，如图丁所示．结果发现图线不是直线，这表明灯泡的电流与电压不成正比．小明很纳闷，请你帮助他分析原因灯丝的电阻受温度影响而发生变化．

Answer 1

分析 （1）闭合开关前，滑片处于最大阻值处，电路电阻最大，电流最小，对电路起保护作用．
（2）测量功率的原理P=UI；
（3）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压；
灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．
灯泡以外的地方断路，整个电路都处于断开状态，灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数．
（4）要使灯泡正常工作，灯泡两端电压需从1.8V增大到2.5V，要增大灯泡两端的电压，增大电路电流，减小电路总电阻，减小滑动变阻器连入电路的电阻，使电压表的示数为2.5V，读出电流表的示数，根据P=UI计算灯泡功率．
（5）滑动变阻器与灯泡串联，灯泡正常工作时，知道电源电压，根据串联电路电压特点，求出滑动变阻器电压，即电压表的示数．
（6）灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的真正原因．

解答 解：（1）滑动变阻器接入左半段，滑动变阻器的滑片处于B点，连入电路的阻值最大，电路电流最小，对电路起到保护作用．
（2）测量功率的原理P=UI；
（3）灯泡不亮，电流表有示数，电路通路，灯泡短路，电压表测导线电压，示数为0．
灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，电压表有示数，电压表与电源连通测电源电压，所以，灯泡断路．
（4）要使灯泡正常工作，使灯泡在额定电压2.5V时工作，
灯泡电压从1.8V增大到2.5V，灯泡电压最大，电流增大，电路中总电阻减小，滑动变阻器电阻减小，滑动变阻器连入左半段，滑片向A端移动，使电压表示数为2.5V，
电流表选择0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.3A，
灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）电压表并联在滑动变阻器两端，灯泡正常工作时，
滑动变阻器电压为：U=U_总-U′=6V-2.5V=3.5V，
所以测灯泡额定功率，只要让电压表示数为3.5V．
（6）图线弯曲说明灯泡的电阻值是变化的，不是定值，
这是因为灯丝电阻随温度升高而增大，灯泡两端电压越大，通过灯的电流越大，灯泡的实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大，所以图线不是直线．
故答案为：（1）保护电路；（2）P=UI；（3）①灯泡发生短路；②灯泡发生断路；（4）A；0.75；（5）3.5；（6）灯丝的电阻受温度影响而发生变化．

点评 （1）在电压表的一个量程损坏时，在电源电压一定时，经常把电压表与滑动变阻器并联，间接测量灯泡的电压．
（2）对于故障问题，在连接好电路，刚刚闭合开关时，灯泡不亮，可能是电流太小，可能是灯泡断路或短路．
先通过移动滑动变阻器滑片判断是通路还是故障，再由电流表示数判断是短路还是断路，再由电压表判断故障的具体位置．