Question

6．实验室购买了一批规格为“2.5V 0.75W”的小灯泡，小明利用其中一只灯泡做测量小灯泡电功率的实验．

（1）用笔画线代替导线把如图所示的实验电路图补充完整．
（2）按图连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应调至左端（选填“左”或“右”），闭合开关后，发现灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则产生此故障的原因可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，闭合开关并调节滑动变阻器，先测得如下第一组数据，要获得第二组数据，滑片应向右（选填“左”或“右”）；第2次实验时的电流表示数如图所示，即小灯泡的电流为0.4A：
①分析数据，该小灯泡的额定功率为1W，你认为该小灯泡是否合格：不合格．
②假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比是长了还是短了？答：短了．
（4）想要接着探究电流与电压关系，需要补充的实验器材是：定值电阻．

实验次数	1	2	3
电压U/V	2.0	2.5	3.0
电流I/A	0.34		0.44

Answer 1

分析 （1）由灯泡的额定电压确定电压表使用的量程，根据灯泡的额定电流确定电流表量程；电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，注意电表的正负接线柱．（2）闭合开关前，滑片置于最大阻值处，离接入的下面接线柱最远．
灯泡不发光，可能灯泡短路或断路．电流表无示数，可以断定灯泡断路，电压表串联在电路中，电压表测电源电压．
（3）灯泡两端电压变大，根据串联电路的分压原理，判断变阻器两端电压的变化以及电阻变化，确定滑片移动方向；根据电流表的量程和分度值以及指针的未知读出电流值．
①通过实验数据求得灯泡的额定功率，与灯泡上标注的额定功率进行比较，如果相等则合格，否则不合格．
②电压相等时，知道功率，根据R=$\frac{{U}^{2}}{P}$比较电阻的大小，根据电阻大小的影响因素比较钨丝的长短．
（4）电流与电压和电阻有关，探究电流与电压的关系时，应控制电阻不变．

解答 解：（1）由灯泡的额定电压可知电压表选择0～3V量程，电压表与灯泡并联，电流从电压表正接线柱流入，从负接线柱流出；
小灯泡正常发光时的电流为：I=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{0.75W}{2.5V}$=3A，所以电流表选择0～0.6A量程；如图．

（2）闭合开关前，滑片处于最大阻值处起保护电路作用，滑片移至左端．
灯泡不发光，电流表无示数，说明灯泡断路，电压表串联在电路中，测电源电压；另一种原因也可能是滑动变阻器接入电路中的阻值过大，电路中的电流微弱，电流表无示数，灯泡不发光．
（3）灯泡两端电压变大，则滑动变阻器两端电压变小，由串联电路的分压原理可知，变阻器接入电路中的电阻应变小，故滑片向右移动；
电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，因此灯泡的额定电流为0.4A；
①P=UI=2.5V×0.4A=1W＞0.75W，所以，灯泡不合格．
②由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$知，电压相等时，功率越大，电阻越小，钨丝长度和横截面积相同时，钨丝越短，电阻越小．
所以，实验用的灯泡钨丝长度比合格灯泡的钨丝长度短．
（4）因为通过导体的电流与导体两端电压和导体电阻有关，所以探究电流与电压关系时，应控制电阻不变．由图象可知，灯泡电流与电压不成正比，即灯泡电阻不是一个定值，所以应将灯泡换成一个定值电阻．
故答案为：（1）略；（2）右；灯泡断路（或滑动变阻器阻值太大）；（3）左；0.4；1；否；短了；（4）定值电阻．

点评 本题涉及到选择电压表、电流表量程及接入方式，滑动变阻器的使用方法，判断电路故障，读电流表的示数，计算功率，以及判断灯泡是否合格，涉及到的知识点较多，综合性较强，给解题带来困难．