Question

4．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，已知小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）連接電路時，開關要斷開．
（2）要求滑動變阻器的滑片向右移時燈泡要變亮，用筆畫線代替導線，請你完成實物圖中的電路連接．
（3）某同學正確連接實物圖后，閉合開關S，發現燈泡不亮，電壓表讀數為零，但電流表有示數，則出現的故障可能是燈泡短路．
（4）接線正確后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片到某一點，電壓表的示數如圖乙所示，為0.5V；
要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向B（填“A”或“B”）端的方向滑動．
（5）改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值．繪制出如圖丙所示的I-U圖象．由圖象可知，小燈泡兩端電壓是1.5V時，其電阻是7.5Ω；根據圖象可判斷燈絲的電阻隨電壓升高逐漸增大．原因是燈絲電阻隨溫度升高而增大．（6）小燈泡的額定功率是0.625W．

Answer 1

分析 （1）為了保護電路，開關應斷開；
（2）燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測量燈泡兩端的電壓，電流表測量電路總電流，滑動變阻器滑片向右移動時燈泡變亮，說明滑動變阻器接入電路電阻變小．
（3）電流表有示數，說明電路為通路；發現燈泡不亮，電壓表讀數為零，則出現的故障可能是小燈泡被短路；
（4）確定電壓表的量程和分度值，讀出電壓表的示數，根據串分壓的知識判斷滑片的移動方向；
（5）由圖象得到燈泡在1.5V時的電流，根據R=$\frac{U}{I}$計算電阻，導體電阻與溫度有關：一般地，溫度越高，電阻越大；
（6）根據P=UI計算功率．

解答 解：（1）在連接電路的過程中，開關應斷開，這樣能起到保護電路的作用；
（2）燈泡應與滑動變阻器串聯，滑動變阻器的滑片向右移時燈泡要變亮，電流變大，則變阻器接入電路的電阻應減小，故應接D接線柱處；小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為3V，所以電壓表的量程為0～3V，電壓表并聯到小燈泡的兩端；實物圖如下：
；
（3）正確連接電路后，閉合開關S，電流表有示數，說明電路為通路；發現燈泡不亮，電壓表讀數為零，則出現的故障可能是小燈泡被短路了，導致電壓表與一根導線并聯了；
（4）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為0.5V，小于額定電壓，要使小燈泡正常發光，則應增大小燈泡兩端的電壓，減小滑動變阻器兩端的電壓，根據串聯電路的分壓規律，應減小滑動變阻器的阻值，滑片向B端滑動；
（5）由圖象知，燈泡在1.5V時的電流為0.2A，所以燈泡電阻為：R′=$\frac{U'}{I'}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω．根據圖象可判斷小燈泡的電阻隨電壓升高逐漸增大，原因是燈絲電阻隨溫度升高而增大．
（6）由圖象可知，燈泡電壓為2.5V時，對應的電流為0.25A，
所以燈泡的額定功率為P=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案為：（1）斷開；（2）如上圖；（3）燈泡短路；（4）0.5；B；（5）7.5；增大；燈絲電阻隨溫度升高而增大；（6）0.625．

點評 （1）補全實物連接圖時，主要考慮電壓表、電流表、滑動變阻器：電壓表量程根據燈泡的額定電壓或電源電壓來確定，電壓表并聯在燈泡的兩端．根據燈泡的額定電壓和電阻，或根據燈泡的額定電壓和額定功率，來判斷電流表的量程，電流表串聯在電路中．滑動變阻器有4個接線柱，選擇一上一下接線柱接入電路，使滑動變阻器串聯在電路中．
（2）對于故障問題，在連接好電路，剛剛閉合開關時，燈泡不亮，可能是電流太小，可能是燈泡斷路或短路．先通過移動滑動變阻器滑片判斷是通路還是故障，再由電流表示數判斷是短路還是斷路，再由電壓表判斷故障的具體位置．