Question

12．用图甲所示的实验电路，测量小灯泡正常工作电压2.5V时的电阻．
（1）请在虚线框内画出与图甲对应的电路图．

（2）按图正确连接电路，闭合开关后，电流表无示数、电压表超出量程，小灯泡不发光，其原因是：灯泡断路，电压表选用了小量程．
（3）排除故障后，小灯泡发光微弱，如何使小灯泡正常发光呢？你的措施是：调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V．

（4）按正确方法完成实验后，根据实验数据描点作出如图乙所示U-I图象，小灯泡的U-I图象应该是b（选填“a”或“b”），这样判断的依据是灯泡的阻值受温度的变化而变化．
（5）喜欢探究的小明用另一只电流表A₂和一个5Ω的定值电阻R，连接了如图丙所示的电路，同样测出了小灯泡正常发光时的电阻．具体操作是：闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表A₂的示数为0.5A，小灯泡正常发光．此时电流表A₁的示数如图丁所示，则小灯泡的电阻为6.25Ω．

Answer 1

分析 （1）根据实物连接情况画出对应的电路图；
（2）根据电压电压的大小判定电压表的量程；灯泡不亮、电流表无示数，则电路某处断路，电压表接近于电源电压，则与电压表并联的电路断路；
（3）灯泡在额定电压下能正常发光，要使灯泡正常发光，可以调节滑动变阻器滑片使灯泡两端电压即电压表示数等于灯泡额定电压，灯泡可正常发光；
（4）定值电阻阻值不变，定值电阻的U-I图象是一条倾斜的直线；灯泡电阻随温度（电压）的变化而变化，不是定值，U-I图象是一条曲线，据此分析答题；
（5）电流表A₂与定值电阻串联，相当于电压表，使并联电路电压等于灯泡额定电压2.5V时灯泡可以正常发光，由欧姆定律可以求出电流表A₂的示数；确定电流表A₁的量程与最小分度值，读出电流表A₁的示数，然后由并联电路的特点求出流过待测电阻的电流，然后由欧姆定律求出灯泡的电阻．

解答 解：（1）由图甲知，电流表、灯泡和滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，由此画出电路图如图所示：
；
（2）灯泡不亮、电流表无示数，说明电路某处断路，电压表有示数且接近于电源电压，说明与电压表并联的灯泡断路；电源电压为4.5V，电压表超出量程，则电压表选用了小量程；
（3）要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于灯泡的额定电压2.5V；
（4）定值电阻阻值不变，U-I图象是一条倾斜的直线，而灯泡的阻值受温度的影响，阻值会发生变化，则U-I图象是一条弯曲的线由图可知，b是灯泡电阻的U-I图象．
（5）由电路图知：定值电阻与灯泡并联，它们两端的电压相等，当并联电压等于灯泡的额定电压为2.5V时，
灯泡正常发光，此时电流表A₂的示数I₂=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A；电流表A₁的量程是3A，由图丁知电流表的最小分度值是0.1A，电流表读数I₁=0.9A，流过灯泡的电流I_L=I₁-I₂=0.9A-0.5A=0.4A，灯泡的为：R'=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω．
故答案为：（1）如上图；（2）灯泡断路，电压表选用了小量程；（3）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V；（4）b；灯泡的阻值受温度的变化而变化；（5）0.5；6.25．

点评 本题考查了画实验电路图、分析灯泡发光较暗的原因、怎样使灯泡正常发光、求灯泡的额定功率等问题，灯泡只有在额定电压下才能正常发光，如果灯泡的实际功率较小，不足以让灯泡发光，只有灯泡功率达到一定值时灯泡才能正常发光．