Question

12．在测量小灯泡的电功率实验中，选择了一个额定电压为2.5V，额定电流小于0.3A的小灯泡来做实验，电源电压恒为3V，且保持不变．

（1）小明同学按如图甲的电路图的电路图连接好了实物图，请用铅笔代替导线把图乙的实物图连接完整．
（2）在连接导线的过程中，开关应该断开．
（3）正确连接好电路后，闭合开关发现小灯泡不亮，电流表有较小示数，他接下来应该进行的操作是B．
A．更换灯泡    B．调节滑动变阻器   C．更换电源  D．把开关断开，再闭合
（4）小华同学所在实验小组利用他们所设计的电路进行实验的过程中，把滑动变阻器的滑片从阻值最大位置滑到某一适当位置的过程中，得到了如下几组数据：

次数	1	2	3	4	5
电压U/V	2	1.5	1	0.5	0.1
电流I/A	0.1	0.14		0.2	0.22

①第3次实验中电流表的示数如图丙所示，此时电流表示数I=0.18A；小华组分析了表中实验数据，并检查了实验电路，发现造成这种现象的原因是电压表并联在了滑动变阻器两端了．
②由表中数据可知：小灯泡的额定功率为P=0.5W，随着灯泡温度的升高，小灯泡的电阻变大（选填“变大”“变小”或“不变”），滑动变阻器的最大值为20Ω．

Answer 1

分析 （1）将电压表小量程并联在灯的两端；
（2）在连接导线的过程中，开关应该断开；
（3）正确连接好电路后，闭合开关发现小灯泡不亮，电流表有较小示数，说明电路为通路，接下来应该进行的操作是调节滑动变阻器；
（4）①认清电流表小量程分度值读数；根据表中数据变化的特点判断出造成这种现象的原因；
②根据上面的分析，确定额定电压下对应的电流，根据P=UI求灯的额定功率；求出对应电压下灯的电阻大小得出结论；根据表中数据，由欧姆定律求滑动变阻器的最大值．

解答 解：（1）因灯的额定电压为2.5V，小于3V，所以电压表选用小量程，将电压表并联在灯的两端，如下图所示：

（2）在连接导线的过程中，为保护电路元件，开关应断开，经检查无误后才能闭合开关；
（3）正确连接好电路后（滑动变阻器连入电路中的电阻最大），闭合开关发现小灯泡不亮，电流表有较小示数，说明电路中电流较小，灯的实际功率远小于灯的额定功率，故灯不亮，他接下来应该进行的操作是：调节变阻器的滑片，使变阻器连入电路中的电阻减小，观察电路的情况；
（4）①电流表小量程的分度值为0.02A，示数为0.18A；
在正常情况下，变阻器连入电路中的电阻越大，电路的总电阻越大，电流表示数越小，灯两端的电压越小，电压表示数越小．但从表中数据可以看出，电流越大，电压表示数却越小，根据串联电路电压的特点，所以可判断出电压表没有并联在灯的两端，而是并联在变阻器的两端了；
②由上面的分析知，当灯正常发光时，电压表示数即变阻器的电压为3V-2.5V=0.5V，所以灯的额定电功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
表中5次实验灯两端的电压等于电源电压与电压表示数的差，分别为1V、1.5V、2V、2.5V、2.9V，对应的电流分别为0.1A、0.14A、0.18A、0.2A、0.22A，由P=UI知，灯的电功率逐渐增大，灯的温度逐渐升高；根据欧姆定律可求出对应的电阻大小分别为10Ω、10.7Ω、11.1Ω、12.5Ω、13.2Ω．由此得出的结论是：随着灯泡温度的升高，小灯泡的电阻变大；
根据分压理，当变阻器两端的电压最大时，变阻器连入电路中的电阻最大，当电压表示数为2V时，通过的电流为
0.1A，所以此时变阻器连入电路中的电阻R_变=$\frac{{U}_{变}}{{I}_{变}}=\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）断开；
（3）B   
（4）①0.18； 电压表并联在了滑动变阻器两端了；    ②0.5；   变大；  20Ω．

点评 本题测量小灯泡的电功率，考查电路的连接、操作过程、电功率的计算及对数据的处理能力等知识，是中考的热点问题．