Question

13．某班在做“测量小灯泡的电功率”的实验，己知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（阻值约为10Ω）．请回答：

（1）在连接电路时，有“10Ω0.5A“、“10Ω lA“、“20Ω 1A“三种滑动变阻器可供选择，则应该选择哪种变阻器连入电路，才能保证实验的顺利进行？20Ω 1A．
（2）某组同学的电流表指针如图 （a）所示，产生的原因是正负接线柱接反了．
（3）小明接好最后一根导线．灯就亮了，且电压表和电流表示数都很大，则他操作中的错误开关没有断开、滑动变阻器滑片没有调到最大阻值处．
（4）排除故障后，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，小明画出了小灯泡电流随其两端电压变化的关系图象，如图 （b）所示，根据图象提供的信息，计算出小灯泡的额定功率为0.625W，小灯泡灯丝电阻随电压增大而增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（5）若电压表的小量程己损坏，在不添加任何器材的情况下，请你在图 （c）中补充完整的能测量小灯泡额定功率的实验电路图．
（6）某组同学连接的实物图如图 （d）所示．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮 （填“亮或不亮”）；经检查，是由于一根导线连接错误．请你在实物图将连接错误的导线上打“×”，并补画出正确的连线．

Answer 1

分析 （1）计算出小灯泡正常发光时，需要串联的电阻值，根据这个电阻值选择合适的滑动变阻器．
（2）电流表和电压表指针反向偏转，原因是正负接线柱接反．
（3）小明把最后一根导线连接完毕后，灯就亮了，立即看到电压表和电流表立即都有较大示数，电表有示数说明电路闭合，开关没有断开；电表示数较大，说明电路电阻太小，滑动变阻器没有调到最大阻值处；
（4）灯泡在额定电压下的功率即为额定功率，所以据图象读出2.5V时的电流，而后据公式P=UI可计算出额定功率；再据电阻的电压和电流的关系图象，结合欧姆定律可以得出电阻的随着电压的变化关系．
（5）根据串联电路电压特点，当灯泡正常工作时，求出滑动变阻器电压为6V-2.5V=3.5V，测滑动变阻器电压，间接得到灯泡的额定电压．
（6）伏安法测功率的实验中，电压表与灯泡并联测灯泡电压，电流表与灯泡串联测灯泡电流，在实物连接图中找到错误之处：主要分析电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用，从电压表和电流表的正负接线柱、量程、连接方式，滑动变阻器的接线柱和连入方式上逐条分析；

解答 解：（1）当灯正常发光时，电路中的电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；电路的总电阻为R_总=$\frac{6V}{0.25A}$=24Ω，变阻器连入的电阻为R=R_总-R=24Ω-10Ω=14Ω，所以滑动变阻器选20Ω 1A．
（2）电流表向左端没有刻度的方向偏转，说明正负接线柱接反了．
（3）小明把最后一根导线连接完毕后，灯就亮了，立即看到电压表和电流表立即都有较大示数，他在实验操作中的两处错误是：开关没有断开，滑动变阻器滑片没有调到最大阻值处；
（4）由于灯泡的额定电压是2.5V，且据图象能看出，此时的电流是0.25A，故此时的功率即额定功率是：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；结合欧姆定律可看出，此时小灯泡灯丝电阻随电压增大而增大；
（5）电源电压为6V，灯泡和滑动变阻器串联在电路中，灯泡正常工作时的电压为2.5V，则滑动变阻器的电压为6V-2.5V=3.5V＞3V，
所以用电压表0～15V量程时，并联在滑动变阻器两端，当滑动变阻器的电压为3.5V时，灯泡正常工作．电路图如图．

（6）由原实物图知，电压表与灯泡串联在电路中，由于电压表阻值太大，所以通过灯泡电流非常小，因此灯泡不亮；测量灯泡电阻的电路图如下图，从电源正极出发依次串联开关、电流表、滑动变阻器、灯泡回到电源负极，电压表并联在灯泡两端，所以灯泡和电流表之间导线连接错误，如下图所示：

故答案为：（1）20Ω 1A；
（2）正负接线柱接反了；
（3）开关没有断开；滑动变阻器滑片没有调到最大阻值处；
（4）0.625；增大；
（5）见上图；
（6）不亮；见上图．

点评 本题综合考查了滑动变阻器的使用、电表的使用、电路故障的分析、图象的分析、电功率的计算、画电路图等知识，涉及的知识点较多，容易出错．