Question

20．小强用图甲所示电路测小灯泡电功率，实验器材包括：额定电压为2.5V的小灯泡、电源（电压恒为3V）、电流表（量程0-0.6A，0-3A）、电压表（量程0-3V，0-15V）、滑动变阻器、开关、导线若干．小灯泡的额定功率估计在0.7W左右．

（1）连接电流表时应选用0-0.6 A的量程．
（2）闭合开关后，发现电流表和电压表的示数都较小，小灯泡不发光，其原因可能是D．
A．灯泡L短路              B．灯泡L断路
C．变阻器断路              D．变阻器接入电路的阻值过大
（3）解决以上问题后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，小强画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.5 W．小强仔细分析图象后，发现当电压表的示数增大时，电压表和电流表示数之比变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（4）若将此实验中的小灯泡换成一个定值电阻，则还可以完成的探究实验有电阻一定时，电流与电压的关系（写出一例即可）．

Answer 1

分析 （1）根据公式P=UI分析；
（2）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或电路电流过小．根据各选项对应仪表的变化选出正确选项；
（3）已知灯泡的额定电压，通过图象得到额定电压下的电流，利用公式P=UI得到灯泡的额定功率；灯丝电阻受温度的影响，变化较明显，并且温度越高，电阻越大．
（4）探究电流与电压关系时，需保持电阻不变．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电流为：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.7W}{2.5V}$=0.28A，所以电流表选用0-0.6A量程；
（2）A、灯泡短路时，电路中电流更大，即电流表示数变大，电压表示数减小，不符合题意；
B、灯泡L断路时，电路中无电流，即电流表示数为零，电压表示数变大，不符合题意；
C、变阻器断路，电路中无电流，并且电压表无法与电源两极相连，即电流表示数为零，电压表示数为零；不符合题意；
D、变阻器接入电路的阻值过大时，电路中电流很小，并且灯泡两端分得的电压也很小，即电流表和电压表示数都较小，则灯泡的实际功率很小，因此不发光，符合题意．
故选D．
（3）由图象知，在额定电压下，通过灯泡的电流为I=0.25A，所以灯泡的额定功率为P_额=U_额I=2.5V×0.2A=0.5W；
灯泡亮度随电压的升高而增大，电阻随之增大，所以而电压与电流的比值等于灯丝的阻值，故电压与电流的比值变大；
（4）如果将小灯泡换成定值电阻还可以探究电阻一定时，电流与电压的关系．
故答案为：（1）0-0.6；（2）D；（3）0.5；变大；（4）电阻一定时，电流与电压的关系．

点评 本题考查了电流表量程的选择、灯泡额定功率的计算、灯泡电阻与温度的关系、升华现象、电功率的变化等，设计知识点多，综合性较强，具有一定的代表性．