Question

4．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）连接电路时，开关要断开．
（2）要求滑动变阻器的滑片向右移时灯泡要变亮，用笔画线代替导线，请你完成实物图中的电路连接．
（3）某同学正确连接实物图后，闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表读数为零，但电流表有示数，则出现的故障可能是灯泡短路．
（4）接线正确后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一点，电压表的示数如图乙所示，为0.5V；
要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向B（填“A”或“B”）端的方向滑动．
（5）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值．绘制出如图丙所示的I-U图象．由图象可知，小灯泡两端电压是1.5V时，其电阻是7.5Ω；根据图象可判断灯丝的电阻随电压升高逐渐增大．原因是灯丝电阻随温度升高而增大．（6）小灯泡的额定功率是0.625W．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，开关应断开；
（2）灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量电路总电流，滑动变阻器滑片向右移动时灯泡变亮，说明滑动变阻器接入电路电阻变小．
（3）电流表有示数，说明电路为通路；发现灯泡不亮，电压表读数为零，则出现的故障可能是小灯泡被短路；
（4）确定电压表的量程和分度值，读出电压表的示数，根据串分压的知识判断滑片的移动方向；
（5）由图象得到灯泡在1.5V时的电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻，导体电阻与温度有关：一般地，温度越高，电阻越大；
（6）根据P=UI计算功率．

解答 解：（1）在连接电路的过程中，开关应断开，这样能起到保护电路的作用；
（2）灯泡应与滑动变阻器串联，滑动变阻器的滑片向右移时灯泡要变亮，电流变大，则变阻器接入电路的电阻应减小，故应接D接线柱处；小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为3V，所以电压表的量程为0～3V，电压表并联到小灯泡的两端；实物图如下：
；
（3）正确连接电路后，闭合开关S，电流表有示数，说明电路为通路；发现灯泡不亮，电压表读数为零，则出现的故障可能是小灯泡被短路了，导致电压表与一根导线并联了；
（4）电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为0.5V，小于额定电压，要使小灯泡正常发光，则应增大小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的分压规律，应减小滑动变阻器的阻值，滑片向B端滑动；
（5）由图象知，灯泡在1.5V时的电流为0.2A，所以灯泡电阻为：R′=$\frac{U'}{I'}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω．根据图象可判断小灯泡的电阻随电压升高逐渐增大，原因是灯丝电阻随温度升高而增大．
（6）由图象可知，灯泡电压为2.5V时，对应的电流为0.25A，
所以灯泡的额定功率为P=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案为：（1）断开；（2）如上图；（3）灯泡短路；（4）0.5；B；（5）7.5；增大；灯丝电阻随温度升高而增大；（6）0.625．

点评 （1）补全实物连接图时，主要考虑电压表、电流表、滑动变阻器：电压表量程根据灯泡的额定电压或电源电压来确定，电压表并联在灯泡的两端．根据灯泡的额定电压和电阻，或根据灯泡的额定电压和额定功率，来判断电流表的量程，电流表串联在电路中．滑动变阻器有4个接线柱，选择一上一下接线柱接入电路，使滑动变阻器串联在电路中．
（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．