Question

15．在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V．
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示实验电路未连接部分连接好（连线不交叉）．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最右（选填“左”或“右”）端．
（2）故障排除后，小宇移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值如表，其中第3次电流表的示数如图乙所示，则读数为0.2 A．根据这些数据请你帮小宇在图丙的坐标纸上绘制出通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图象．

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压/V	0.5	1	1.5	2	2.5	3
电流/A	0.10	0.16		0.23	0.25	0.26

（3）分析图象可知，小灯泡正常工作时的灯丝电阻为10Ω．从图象还可以看出，小灯泡灯丝电阻随电压的增大逐渐变大（选填“变大”或“变小”），原因是多数金属电阻随温度的升高而变大．（填“变大”或“变小”）
（4）该实验的整套装置还可以用于测小灯泡的电功率，在实验中相互诊断出现的问题，对学习很有帮助．请你也参与进来，对下面的问题进行诊断．（指出错误，或说明错误的原因）
病症一：测小灯泡电功率实验数据的表格设计有不妥之处．
病症二：连接电路后闭合开关，电压表和电流表的示数出现如图丁所示的非正常情况．
 

次数	U/V	I/A	P/W
1	2.00	0.16	0.32
2	2.50	0.25	0.63
3	3.00	0.27	0.81
小灯泡电功率的平均值ρ平均=0.59W

病症一诊断	病症二诊断

Answer 1

分析 （1）实验中电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，根据灯泡规格选择量程；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大值处；
（2）电流表读数：确定使用的量程和分度值．在坐标中描出电压和电流的对应点，用光滑的曲线连接各点．
（3）找出灯泡额定电压下的电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻．
从图象分析电压增大，电流增大，但是电压比电流增大的倍数大，所以电压增大，电阻增大；从电阻大小的影响因素分析电阻变化的原因；
（4）一、根据公式P=UI测量小灯泡电功率实验的目的是灯泡在不同电压下的实际功率，设计表格中求电功率的平均值是无意义的．
二、电压表指针偏转到最左端，可判断电流流经电压表的方向反了，由此可判断出其正负接线柱连接反了；
电流表指针偏转到最右端，可判断是选择的量程小，应换用较大的量程．

解答 解：
（1）伏安法测小灯泡电阻的实验中，电压表应与灯泡并联，小灯泡额定电压为2.5V，所以电压表应使用0-3V量程；电流表与灯泡串联，由表格数据电流表应使用0-0.6A量程．如图所示：
；
为保护电路，由图可知，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大值右端；
（2）电流表选择0～0.6A量程，分度值0.02A，电流为0.2A；
在坐标中描出（0.5，0.10）、（1，0.16）、（1.5，0.2）、（2，0.23）、（2.5，0.25）、（3，0.26）各点，用光滑的曲线连接起来．如图．
；
（3）灯丝在2.5V时的电流为0.25A，
所以，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
从图象可以看出，电压增大的倍数比电流增大的倍数大，$\frac{U}{I}$的比值增大，电阻增大；实验时，灯丝的长度、横截面积、材料不变，灯丝温度升高，电阻变大；
（4）病症一：表格设计中功率的平均值P是错误的．因为根据公式P=UI可知：不同电压下小灯泡的实际电功率是不一样的，所以表格中求小灯泡电功率的平均值P是没有意义的．
病症二：电压表的指针偏向最左端是正负接线柱接反了；电流表的指针偏向最右端是选用的量程过小；
故答案为：
（1）见上图；右；（2）0.2；见上图；（3）10；变大；变大；（4）

病症一诊断	病症二诊断
电压电流不同时，灯的实际功率也不同，因此，求电功率的平均值无实际意义．	电压表的正负接线柱接反； 电流表所选的量程太小．

点评 本题是伏安法测小灯泡电阻的实验，考查了电路连接、电表读数、画图象、计算电阻和实验的评估等．都是常考的问题，要掌握好．