Question

2．在如图所示“测量小灯泡的电阻”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为9Ω，滑动变阻器上标有“20Ω  1A”字样．
（1）小明正在连接实验电路，还有部分导线未接上，如图甲所示．请你和小明一起用笔画线代替导线，把图中电路连接好，要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯变暗．
（2）实验中小明同学连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表示数为3V，电流表示数为0，故障的原因可能是小灯泡断路．
（3）小明同学排除故障后，再次闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到某点时，电压表的示数为2.2V，为测量小灯泡的额定功率时的电阻，应将滑片向左端移动（选填“左”或“右”）．
（4）当电压表的示数等于额定电压时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流大小为0.28A，小灯泡的电阻为是8.9Ω．
（5）小灯泡用久了以后发现在额定电压下的亮度也变暗了，请写出造成这种现象的原因：灯丝升华变细了，电阻变大，额定电压下灯泡的功率变小，亮度变暗（玻璃外壳由于钨的凝华透光性能变差了）．

Answer 1

分析 （1）电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，注意正负接线柱，滑动变阻器连接时要注意一上一下的原则，且串联到电路中；
（2）电压表有示数，说明与电压表两接线柱连接的电路是通路，电流表无示数，说明电路断路，从而判断出故障的可能原因；
（3）此时小灯泡两端的电压小于额定电压，为使电压增加为2.5V，就要使滑动变阻器分压减小，连入电阻减小，选择滑片的移动方向．
（4）根据电流表的量程和分度值读出通过小灯泡的电流，然后根据I=$\frac{U}{R}$的变形公式R=$\frac{U}{I}$求出小灯泡的电阻．
（5）一方面由于灯丝升华后变细，电阻变大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判断小灯泡的实际功率变化；另一方面由于灯丝凝华成固态的钨附着在灯泡壁上使其透光性发生变化，据此分析．

解答 解：（1）滑动变阻器要按“一上一下”的方式接入电路，要使滑动变阻器的滑片向右移动时灯变暗，
此时接入电路的阻值变大，故应将滑动变阻器的左下接线柱与灯泡的右接线柱连接；
电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，故将电流表的“0.6”接线柱与小灯泡的左接线柱连接，如图所示：

（2）连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，说明电路存在断路；
但电压表有示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，即小灯泡断路．
（3）由于电压表的示数为2.2V，小于额定电压2.5V，为测量小灯泡的额定功率时的电阻，
应使电流变大，滑动变阻器的滑片向左调节，电阻变小，小灯泡两端的电压变大．
（4）由图乙可知，电流表选择的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，
电流表的示数为0.28A，即为小灯泡正常发光时的电流．
由I=$\frac{U}{R}$得，小灯泡的电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.28A}$≈8.9Ω．
（5）小灯泡用久了，灯丝升华变细了，电阻变大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，额定电压下灯泡的功率变小，灯泡的亮度变暗；
另一方面，由于钨丝先升华后凝华，使灯泡壁变黑，玻璃外壳的凝华透光性能变差了，灯泡的亮度也变暗．
故答案为：（1）见上图；
（2）小灯泡断路；
（3）左；
（4）0.28；8.9；
（5）灯丝升华变细了，电阻变大，额定电压下的功率变小，亮度变小（玻璃外壳由于钨的凝华透光性能变差了）．

点评 本题考查了实物电路的连接、故障问题分析、滑动变阻器的使用、电流表的读数、电阻的计算及灯泡的亮度等知识，虽综合性强，但都是很基础、很重点的知识，只要掌握以上知识点，解决此题不难．