Question

7．小明在做“測量小燈泡電功率”的實驗時，己知電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V（阻值約為10Ω）．

（1）他在檢查儀器時，發現電流表指針如圖1所示，則接下來的操作是將電流表的指針調零．
（2）如圖2甲所示是小明畫出的實驗電路圖，請你根據電路圖用筆畫線代替導線，幫他將圖乙中未完成的電路接好．要求：電流表、電壓表選擇合適的量程；滑動變阻器的滑片向右移動時，連入電路的電阻變小；導線不能交叉．
（3）小明檢查無誤后，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片到某一位置，電流表和電壓表的示數如圖3所示，此時通過小燈泡的電流是0.22A，燈泡兩端的電壓1.8V，燈泡的實際功率是0.396W．
（4）改變滑動變阻器的阻值，多次測量通過小燈泡的電流和它兩端電壓，根據記錄的數據，小明畫出了小燈泡電流隨其兩端電壓變化的關系圖象如圖4所示，根據提供的信息，計算出小燈泡的額定功率為0.625W，同時可知小燈泡燈絲的電阻隨電壓增大而增大．
（5）實驗中，突然發現電壓表的示數變為零，電流表示數增大，電路可能出現的故障是小燈泡短路．

Answer 1

分析 （1）從圖中可以看出，電流表的指針并未指在零上，因此，必須先進行調零．
（2）將小燈泡上的額定電壓和電阻代入公式I=$\frac{{U}_{額}}{R}$可以算出其額定電流，然后將其與0.6A進行比較，若小于0.6A就用小量程，若大于0.6A就用大量程；
滑動變阻器的滑片向右移動時，連入電路的電阻變小，滑動變阻器應接下面右方的接線柱；
（3）根據小燈泡的額定電壓為2.5V，阻值約為10Ω，確定電壓表和電流表的量程，然后讀出電壓表和電流表的示數，根據P=UI計算燈泡的實際功率；
（4）根據小燈泡的額定電壓為2.5V，結合U-I圖象，找出對應的額定電流，根據P=UI計算燈泡的額定功率；觀察U-I圖象，由R=$\frac{U}{I}$計算出幾組電阻，就可判斷燈泡電阻的變化趨勢；（5）當小燈泡短路時，電路總電阻變小，電路電流變大，電流表示數變大，與電阻并聯的電壓表示數為零．

解答 解：（1）由圖（1）可知，電流表指針并未指在零刻線上，因此，應先對其進行調零；
（2）因為燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表應選用0～3V的量程，由I=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以電流表應選用0～0.6A的量程，且滑動變阻器的滑片向右移動時，連入電路的阻值變小，所以滑動變變阻器的下接線柱應選“右下”；如下圖：

（3）根據電壓表選用0～3V的量程，可知U_實=1.8V，電流表選用0～0.6A的量程，可知：
I_實=0.22A，P_實=U_實I_實=1.8V×0.22A=0.396W；
（4）由U-I圖象可知，當U_額=2.5V時，I_額=0.25A，所以P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W；
由U-I圖象可知當U₁=1.5V時，I₁=0.2A，所以R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω；
當U₂=2.5V時，I₂=0.25A，所以R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，
故小燈泡燈絲電阻隨電壓增大而增大；
（5）當小燈泡短路時，電路總電阻變小，電路電流變大，電流表示數變大，與電阻并聯的電壓表示數為零．
故答案為：（1）將電流表的指針調零；（2）如上圖；（3）0.22A；1.8V；0.396W；（4）0.625；增大；（5）小燈泡短路．

點評 本題考查了用伏安法測燈泡電功率的實驗中電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用方法．對于電表量程的選擇，應盡量使在不超過電表量程的前提下，使電表指針偏轉幅度盡量大些，以保證可以多測幾組數據，從而歸納出普遍結論．