Question

20．小飞在实验室做测量小灯泡电阻的实验，他实验桌上的器材有：学生电源，电流表，电压表，滑动变阻器（标有“20Ω 2A”），开关，小灯泡（标有“2.5V”字样），导线若干．
（1）小飞刚将实验器材连接成如图甲情况，正好走过他身旁的老师立即指出他的实验流程出现了错误并提醒他及时进行了纠正，这个错误是：连接电路前开关没有断开．

（2）请你用笔画线代替导线将图所示的电路连接完整（要求：电流表结0-0.6A的量程，滑动变阻器右滑时灯泡变亮）
（3）小飞连接完电路，将滑片移到阻值最大端，闭合开关发现小灯泡未亮，电压表指针迅速偏转到最大刻度的右边，出现这种情况的原因可能是小灯泡断路（选填“短路”或“断路”）．
（4）排除故障后，小飞移动滑动变阻器的滑片，将三次实验时电压表和电流表的示数记录到下面表中；当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图乙，其读数为0.4A，小灯泡的正常工作的电阻6.25Ω．

次数	第一次	第二次	第三次
电压/V	2	2.5	3
电流/A	0.36		0.42

（5）小飞分析数据后发现，小灯泡的阻值随电压、电流的增大而增大（选填“增大”“减小”或“不变”），其原因是小灯泡的电阻容易受到 的影响，然后小飞绘制了灯泡的电流随电压变化图象，如图丙，正确的是B（选填“A”或“B”）．
（6）小飞还想通过实验比较小灯泡“实际电流是额定电流一半时的电功率P₁”和“实际电压是额定电压一半时的电功率P₂”，但是老师告诉他，根据已有的实验数据和图象，就可以比较这两个电功率，小飞认真思考后，很快得出结论：P₁＜P₂（选填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）连接电路前，开关应处于断开状态．
（2）根据灯泡额定电压，确定电压表量程．
（3）滑动变阻器滑动最大阻值，小灯泡不亮，说明电路中可能存在断路，电压表有示数，电压表中间断路．
（4）读出电流表示数，由R=$\frac{U}{I}$计算电阻．
（5）灯泡电阻随温度升高而增大，据此分析图象；
（6）如果灯泡电阻不随温度变化，则灯泡电压为其额定电压一半时的电流等于额定电流的一半，其实际功率等于额定功率的四分之一；实际上灯泡电阻随温度升高而增大，所以灯泡实际电压为额定电压一半时的电流大于额定电流的一半，此时灯泡实际功率大于额定功率的四分之一；如果灯泡电阻不随温度变化而变化，电流等于额定电流一半时，灯泡实际功率等于额定功率的四分之一，实际上灯泡温度越低，灯泡电阻越小，通过灯泡电流为其额定电流一半时，灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻，则灯泡实际功率小于额定功率的四分之一．

解答 解：（1）连接电路前，开关没有处于断开状态．

（2）根据灯泡额定电压U=2.5V，电压表选择0-3V量程，并联在灯泡两端，如图所示．
（3）滑动变阻器滑动最大阻值，小灯泡不亮，说明电路中可能存在断路，电压表有示数，电压表中间小灯泡断路．
（4）电压表示数为额定电压U=2.5V，电流表量程0-0.6A，分度值0.02A，读数0.4A，则电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω；
（5）灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，随灯泡电压增大，灯泡实际功率变大，灯泡温度升高，灯丝电阻变大，故图B符合；
（6）灯泡实际电压为其额定电压一半时，它的实际功率P₁＞$\frac{1}{4}$P_额；由P=I²R可知：实际电流等于额定电流一半时，实际功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_额，故P₁＞P₂．
故答案为：（1）连接电路前开关没有断开；（2）如图所示；（3）断路；（4）0.4；6.25；（5）增大；B；（6）＜．

点评 此题考查了、电流连接注意事项、电路连接、故障分析、功率计算、探究电流与电阻的关系，电路分析能力，是一道电学综合题目．