Question

3．小芳在測量標有電壓為2.5V的小燈泡電功率的實驗中，已知電源電壓為4.5V，電路圖如圖1所示：

（1）請根據電路圖，將實物圖連線補充完整．
（2）小芳閉合開關，發現小燈泡很暗，電壓表和電流表均有示數，但無論如何移動滑動變阻器滑片，小燈泡亮度、電壓表和電流表示數均不發生變化，其原因是變阻器下面兩個接線柱連入了電路．
（3）故障排除后，小芳移動滑動變阻器，分別記錄電壓表、電流表示數，并描繪出燈泡L的I-U圖象，如圖中甲所示，則小燈泡的額定功率為0.5W．小芳還發現燈絲的電阻隨溫度的升高而增大（“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）如果將該小燈泡與圖中2所示電阻串聯起來，接在4.5V 的電路中，則它們的總功率為0.9W．
（5）另一位同學在連接好電路后，閉合開關，在移動滑動變阻器滑片P的過程中發現：燈泡變亮時電壓表示數變小；燈泡變暗時，電壓表示數變大．經檢查所用器材完好，出現這種現象的原因可能是變阻器并聯在變阻器的兩端了．

Answer 1

分析 （1）根據圖象確定電流表量程選擇；
（2）小燈泡很暗，電流表有示數，說明電路中不存在斷路，移動滑片兩表示數沒有變化，說明滑動變阻器失去了變阻的作用，據此回答；
（3）根據圖象確定額定電壓下，通過燈泡電流，由P=UI求燈的額定功率；
由歐姆定律分別求出電壓變大時電阻的大小；
（4）根據串聯電流規律、電壓規律，結合圖3確定電路中的電流，由P=UI計算總功率；
（5）燈與變阻器串聯，根據P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，由燈泡變亮時，燈的電壓變化；根據串聯電路電壓的規律，確定變阻器的電壓變化，確定變阻器的連接位置．

解答 解：（1）根據圖3電流為不超過0.6A，則電流表選擇0-0.6A量程，與燈泡串聯，變阻器按一下一上接入電路中，如下圖所示．

（2）小燈泡很暗，電流表有示數，說明電路中不存在斷路，電壓表有示數，移動滑片兩表示數沒有變化，說明滑動變阻器失去了變阻的作用，故將變阻器下面兩個接線柱連入了電路．
（3）根據圖3，當燈泡兩端電壓為U=2.5V時，I=0.2A，燈的額定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由圖中數據可知，當電壓分別為0.5V、1.5V、2.5V時，對應的電流分別為0.075A、0.15A、0.2A
由R=$\frac{U}{I}$分別計算出燈的電阻為6.7Ω、10Ω、12.5Ω，故燈泡兩端電壓越大，燈泡電阻越大；
（4）根據串聯電流處處相等，串聯電壓U=U_燈+U_R，結合圖象觀察可以發現，只有當I=0.2A時，U_燈=2.5V，
U_R=2V，滿足串聯電流和電壓規律，由總功率P=UI=4.5V×0.2A=0.9W；
（5）燈與變阻器串聯，根據P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，燈泡變亮時，燈的電壓增大；根據串聯電路電壓的規律，變阻器的電壓變小，因電壓表示數變小，故變阻器并聯在變阻器的兩端了．
故答案為：（1）如上圖所示：（2）變阻器下面兩個接線柱連入了電路；（3）0.5；增大；（4）0.9；（5）變阻器并聯在變阻器的兩端了．

點評 此題測量標有電壓為2.5V的小燈泡電功率，考查了電路連接、反常現象的分析、電阻計算、影響電阻的因素、串聯電流規律、圖象分析能力，屬于電功率常考題型．