Question

6．志刚同学在“测量小灯泡的额定功率”实验时，连接的实物电路图如图15甲所示．其中小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率小于1W．

（1）请你用笔划线代替导线，将图甲连接完整．（导线不能交叉）．
（2）检查电路无误后，闭合开关发现小灯泡不亮，电压表没有示数，电流表指针有明显偏转，则电路故障可能是灯泡短路．
（3）故障排除后重新闭合开关，移动滑片，发现电压表示数为2.2V，则志刚的下一步操作应该是向右移动滑片P，使电压表示数为2.5V；若小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.6W．
（4）如果测得通过小灯泡的电流随电压变化的关系如图丙所示，若把这样的两只灯泡串联接在4V的电源上，则此时每只灯泡的电阻为10Ω，每只灯泡的实际功率为0.4 W．
（5）结合图丙的信息思考：能不能利用本题中的电路，采用控制变量的方法来“探究电流与电压的关系”？答：不能，理由是灯泡电阻受温度影响而变化．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，把开关、灯泡、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表并联在灯泡两端．
（2）电路故障分两类：短路和断路．电路短路时，短路部分无电压，电流大；电路断路时，断路部分无电流，电压大．
（3）若灯泡两端的电压低于额定电压，要测其额定功率，则应减小滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.5V；
据电流表的接线柱，判断出量程和分度值，而后据公式P=UI计算出额定功率即可；
（4）根据串联电路特点求出灯泡两端电压，由图乙所示图象求出灯泡电压对应的电流，然后由欧姆定律与电功率公式分析答题；
（5）灯泡电阻受温度影响，据此分析答题．

解答 解：（1）根据图可知，电流表量程为0～0.6A，即电流表、灯泡、滑动变阻器以及开关串联在电路中；小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选0～3V的量程，且与灯泡并联，电流从电表正接线柱流入负接线柱流出；注意滑动变阻器按一上一下的原则接线；如图所示：

（2）电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡不发光，说明灯泡发生了短路．
（3）电压表示数为2.2V，低于额定电压，所以应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向右端滑动，使电压表的示数为2.5V；
此时电流表是小量程，故分度值是0.02A，所以此时的示数是0.24A，故此时的额定功率是：P_额=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）两灯泡串联接在4V的电源两端，每个灯泡两端的电压为2V，由图乙所示图象可知，灯泡两端电压为2V时，通过灯泡的电流为0.2A，灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω，此时灯泡实际功率P=UI=2V×0.2A=0.4W．
（5）探究电流与电压的关系应控制电阻阻值不变，灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，灯泡电阻不是定值，因此不能采用图甲电路探究电流与电压的关系．
故答案为：（1）如上图所示；（2）灯泡短路；（3）向右移动滑片P，使电压表示数为2.5V；0.6W；（4）10；0.4；（5）不能；灯泡电阻受温度影响而变化．

点评 本题考查了电压表量程的选择、实验注意事项、求灯泡额定功率、影响灯泡电阻的因素；探究电流与电压的关系，应控制电阻阻值不变．