Question

9．小强同学要测量额定电压为2.5V的小灯泡的功率：如图所示

（1）请实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）．
（2）该实验的原理是P=UI，连接电路时，开关要断开．
（3）实验过程中，若小灯泡发生短路，则下列判断正确的是C．
A．电压表可能被烧坏B．小灯泡可能被烧坏C．电流表可能被烧坏D．电压表和电流表都没有示数
（4）排除故障后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（5）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.75W．观察图丙所示的I-U图象不是直线的原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（6）整理器材时发现滑动变阻器的PB部分比PC部分热，原因是PB部分和PC部分串联，电流相等，PB部分比PC部分的电阻大，根据焦耳定律Q=I²Rt，在通电相同的条件下，PB部分产生的热量较多，所以热．
（7）同组的小丽同学还想利用此电路探究“导体中电流跟导体两端电压的关系”，她需用定值电阻替换小灯泡才能完成实验．替换后，她发现电压表损坏了不能使用，聪明的小丽又多拿了一个电流表和一个已知阻值的定值电阻，利用上述器材完成了实验．图丁是小丽所设计的实验电路图的一部分，请你在虚线框内将电路缺少部分补充完整．

Answer 1

分析 （1）根据实验要求，选择适当量程，画出电路图；
（2）该实验的原理是P=UI，连接电路过程中，开关处于断开状态；
（3）实验过程中，若小灯泡发生短路，则电压表无示数，电流表有示数；
（4）读出电压表示数为2.2V，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小
（5）由图象读出电压为2.5V对应的电流值，根据P=UI计算出灯泡的额定功率；
通过图象可以发现导体的电阻是变化的，导体电阻的决定因素有：导体的材料、长度、横截面积、温度四个因素．因此从导体的决定因素入手来分析此题；
（6）根据焦耳定律结合串联电路电流及电阻的关系进行判断；
（7）要探究“导体中电流跟导体两端电压的关系”，需保持导体的电阻不变；若没有电压表，可用电流表及定值电阻来代替电压表，与定值电阻并联．

解答 解：（1）电流表与小灯泡串联使用，有题意知电流表用0～0.6A的量程；滑动变阻器与灯泡串联，遵循“一上一下”的原则，且向右移动灯泡变亮，电阻减小，所以接右下接线柱．如图：

（2）该实验的原理是P=UI，连接电路过程中，开关处于断开状态；
（3）实验过程中，若小灯泡发生短路，由于电压表与灯并联，所以电压表示数为零，电路中由于串联滑动变阻器，所以电流表可能有示数，也可能被烧坏，因为滑动变阻器接入的阻值不确定，故选C；
（4）电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V．
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向B端移动，使电压表的示数为2.5V．
（5）从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.3A，则P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
当导体中有电流通过时，导体都要发热，且电流越大，温度越高．导体的温度越高，导体的电阻就越大．由于电阻的变化出现了导体中的I-U图线不是一条直线；
（6）PB部分和PC部分串联，根据Q=I²Rt，两部分的电流相同，通电时间相同，由于PB的电阻大于PC的电阻，所以PB部分产生的热量多，比较热；
（7）由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以要探究“导体中电流跟导体两端电压的关系”，需用定值电阻来替换小灯泡才能完成实验；
实验中没有电压表，可用电流表及定值电阻来代替电压表，与定值电阻并联，如图所示：
 
故答案为：（1）见上图；（2）P=UI；断开；（3）C；（4）B；2.5；（5）0.75；灯丝的电阻随温度的升高而增大；（6）PB部分和PC部分串联，电流相等，PB部分比PC部分的电阻大，根据焦耳定律Q=I²Rt，在通电相同的条件下，PB部分产生的热量较多，所以热；（7）定值电阻；电路图如上图．

点评 本题考查了实物图的连接，电压表的读数，故障问题，功率计算，从图象获取信息的能力，最近两年从图象中获取信息频频出现，一定要掌握这种能力．