Question

12．小花在“测量小灯泡的电功率”实验中，所选小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．
（1）如甲图所示是她连接的实验电路，由于手滑，有一根导线连接错了．请你帮小花在错误的那根导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的连线．

（2）改正电路错误连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表示数接近4.5V，电流表指针几乎不动，产生这种现象的原因可能是灯泡断路．
（3）若实验时小花组设计的实验记录表格如表，请指出表格设计欠妥的两处：一是设计了电功率的平均值一栏；二是未测量实际电压高于额定电压的情况．

实验序号	电压/V	电流/A	电功率/W	灯的亮度	电功率的平均值/W
1	1.5
2	2.0
3	2.5

（4）故障排除、表格修订后，小花组进行实验，她们根据测出的数据，画出了小灯泡的电流-电压关系图象如上图乙所示．由图象可以判断，小灯泡的额定功率为0.75W．
由图象可知，灯泡中的电流与电压不成正比，原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（5）将图中的小灯泡更换成定值电阻，且电路连接完好，还可以完成的实验是D
A．探究电流的磁场强弱与电流大小的关系    
B．探究电流与电阻的关系
C．探究电流产生的热量与电阻的关系    
 D．探究电流与电压的关系
（6）若小花组实验时，电流表坏了，其余器材完好．老师取走了她们组的电流表，给她们又拿来了一个电压表和一个定值电阻（R₀），请帮该小组设计出测量小灯泡电功率的电路，将对应的电路图画在图丙方框内．

Answer 1

分析 （1）电源、开关、电流表、灯泡、滑动变阻器要串联，电压表并联在灯泡的两端；实物连接图中，主要从电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法上考虑；
（2）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，而电流表无示数，说明电路故障是断路；电压表有示数，说明电压表与电源两端相连，电压表之外电路不存在断路；
（3）实际电功率受实际电压的影响，不同电压下的电功率不同；
探究电功率与电压的关系时，分别使灯泡两端的电压高于、等于、低于耳钉呢电压；
（4）从图象上查出额定电压下的电流的值，由P=UI计算电功率．
要得出电流与电压的正比例关系，需保持电阻值不变；
（5）已知电阻值，电路可测电阻两端的电压，流过电阻的电流，据此判断可完成哪个实验．
（6）没有电流表，可以用电压表和定值电阻来代替电流表，与灯泡串联便可．

解答 解：（1）由图1知，电压表连线错误，灯泡右端接线柱与电压表负接线柱相连，电路图如图所示：
．
（2）闭合开关，电流表无示数，电压表有示数，灯不亮，故障可能是灯泡断路．
（3）灯泡的实际功率与实际电压有关，不同电压下的功率不同，所以不能求不同电压下的平均功率；
由表格中数据知，实验只研究了实际电压低于额定电压的情况，没有研究实际电压高于额定电压的情况；
（4）当电压为额定电压2.5V时，对应的电流值为0.3A，则电功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
由于不同电压下灯丝的温度不同，灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以电流与电压不成正比；
（5）把小灯泡换成定值电阻后，电阻阻值R，已知，由电压表可测出电阻两端的电压U，电流表可测流过电阻的电流，因此利用该电路可完成“探究电流与电压的关系”关系实验．
（6）电压表与定值电阻并联，根据I=$\frac{U}{R}$，可充当电流表，然后与灯泡串联，如图所示：

故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）设计了电功率的平均值一栏；未测量实际电压高于额定电压的情况；（4）0.75；灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）D；（6）见上图．

点评 本题考查了实物图的连接、电表量程的选择和正确的使用、电路故障的判断、电流表的读数、电功率的简单计算灯，要注意探究电流与电压关系时应控制电阻的阻值不变和知道灯泡的电阻与温度有关．