Question

小明同學在“測量小燈泡電阻”的實驗中，設計了如圖甲所示的電路圖．小燈泡上標有“2.5V”字樣（電阻約為10Ω），電源電壓為4.5V．請完成下列問題．

（1）請你用筆畫線代替導線，將實物甲圖連接完整．
（2）閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移到________（選填“A”或“B”）端．
（3）若連接電路后閉合開關，燈幾乎不發光，移動滑動變阻器滑片P也不能改變燈的亮度．原因可能是________．
（4）排除故障后，繼續實驗，分別記下了多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制了如圖乙所示的U-I圖象．根據U-I圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是________W；當加在小燈泡兩端的電壓為1.5V時，小燈泡的電阻是________Ω．
（5）小明根據U-I圖象中數據計算發現：小燈泡兩端電壓不同時燈絲的電阻不相等，你認為原因可能是________．

Answer 1

解：
（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電流表的量程為0～3V，且與燈泡并聯；燈泡的額定電流大約為=0.25A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯，如下圖所示：

（2）閉合開關前，保護電路的滑動變阻器的滑片位于最大阻值的A端．
（3）閉合開關，燈幾乎不發光→電路電流太小→電路電阻太大，并且移動滑動變阻器滑片，燈泡亮度不改變，滑動變阻器都接下面A、B兩個接線柱．
（4）燈泡正常發光時的電壓為2.5V，由乙圖可知燈泡的額定電流I=0.25A，
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
當加在小燈泡兩端的電壓U′=1.5V時，通過的電流I′=0.2A，
此時燈泡的電阻R===7.5Ω．
（5）燈絲亮度大時，其溫度也高，燈絲電阻會隨溫度的升高而增大，這便是造成亮度不同時燈絲電阻不同的原因．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）A；
（3）滑動變阻器接了A、B接線柱；
（4）0.625；7.5；
（5）燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
分析：（1）根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且與燈泡并聯；根據歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值據此確定電流表的量程，且與燈泡串聯；
（2）為防止電路中電流過大，燒壞電路元件保護電路，閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處；
（3）燈泡L₁幾乎不發光，說明電路是通路，但是電流太小，并且移動串聯在電路中的滑動變阻器的滑片，燈泡亮度不變，說明電路中的電阻太大，滑動變阻器又不起作用，是滑動變阻器把下面兩個接線柱接入電路了；
（4）額定電壓下燈泡正常發光，根據圖象得出燈泡的額定電流，根據P=UI求出額定功率，再根據圖象得出當加在小燈泡兩端的電壓為1.5V時通過的電流，利用歐姆定律求出小燈泡的電阻；
（5）燈泡燈絲的電阻會隨溫度的增大而增加，而燈泡亮度大時，此時的溫度也是高的．
點評：本題容量很大，涉及到很多知識點，由電路圖連接實物圖，電壓表、電流表量程的選擇，連接方式，滑動變阻器接線柱的選擇，電路故障的判斷，影響電阻大小的因素，歐姆定律等等，綜合性較強；要注意一般根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，根據歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值確定電流表的量程．