Question

5．在“测量小灯泡电功率”的实验中（小灯泡标有“2.5 V”字样）：

（1）如图甲所接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确．请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数．接下来应进行的操作是调节滑动变阻器的滑片，观察灯泡是否发光．
（3）某次实验中，测得电路中电流、电压如图乙所示，此时电流表的示数为0.24 A，电压表的示数为1.5V，小灯泡的实际功率为0.36W．
（4）某同学绘制的通过小灯泡的电流随电压变化关系图象如图丙，是否正确不正确，原因是灯丝的电阻随着温度的升高而变大．
（5）在实验中，若把电流表与电压表的位置互换，闭合开关后造成D：
A．电流表被烧坏     B．电压表被烧坏
C．小灯泡被烧坏     D．小灯泡不亮
（6）若实验中电流表已损坏，现有一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，请你按照如图丁所示的电路，在不改变电路连接的情况下，正确测出小灯泡的额定功率．正确连接电路后，接下来的实验步骤是：
①闭合开关S、S₁，断开S₂，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为2.5V；
②保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，记下电压表的示数U₁；
③得出小灯泡额定功率的表达式P=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$．

Answer 1

分析 （1）实物连接图中，主要从电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法上考虑：从电流表和电压表的量程、连接方式、正负接线柱三个方面分析；从滑动变阻器的接线柱选择和滑片位置分析．
（2）第一次实验灯泡不发光，电流表有示数，但是太小，电路电流小，电路总电阻太大，滑动变阻器连入电路的阻值太大，要使灯泡发光，增大电路电流，调节滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器连入电路的电阻．
（3）先确定两个电表的量程和分度值，而后读出示数，据公式P=UI计算即可．
（4）据灯丝的电阻受温度的影响大的特点分析即可判断．
（5）电流表的电阻很小，电压表的电阻很大，小明把电流表与电压表的位置互换，电压表和灯泡、滑动变阻器串联，电流表和小灯泡并联，据此作出分析和解答．
（6）要测量小灯泡的电阻，需测量出小灯泡的电压和电流，由图知，根据定值电阻两端的电压和电阻能计算出电路中的电流，通过开关的变化测出灯泡两端的电压，得出小灯泡的电功率的表达式．

解答 解：
（1）从实物图中可以看出，电压表并联在灯泡和滑动变阻器的两端，测灯泡和滑动变阻器的总电压，所以电压表的“3”接线柱和滑动变阻器右下端接线柱连接错误，应把电压表并联在灯泡两端，即将电压表的“3”接线柱和灯泡右端接线柱连接，如下图：

（2）电流表有示数，而灯泡不发光，可能是电路电流太小，灯泡实际功率太小，不足以引起灯泡发光造成的，可以移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使电路电流变大，灯泡实际功率变大，看灯泡能否发光；
（3）电流表使用的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数为0.24A，电压表使用的量程是0～3V，分度值是0.1V，电压表的示数为1.5V，
则小灯泡的实际功率为P=UI=1.5V×0.24A=0.36W；
（4）由于灯丝的电阻受温度的影响大，即灯丝的电阻随着温度的升高而变大，所以做出的U-I图象不是直线，故此图象是错误的；
（5）小明把电流表与电压表的位置互换，电压表和灯泡、滑动变阻器串联，电流表和小灯泡并联，电流表的电阻很小，把小灯泡短路，所以小灯泡不亮；电压表的电阻很大，通过的电流很小，电流表几乎没有示数，不会被烧坏；电流表和滑动变阻器的电阻相对于电压表的电阻来说可以忽略不计，相当于电压表并联在电源两端，测量电源电压，所以电压表有示数，故选D；
（6）连好电路后，可先闭合开关S、S₁，断开S₂，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为2.5V；
保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U₁
则定值电阻两端的电压U=U₁-2.5V；所以I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$；
所以P=2.5V×I=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$．
故答案为：（1）见上图；（2）调节滑动变阻器的滑片，观察灯泡是否发光；
（3）0.24；1.5；0.36；
（4）不正确；灯丝的电阻随着温度的升高而变大；
（5）D；（6）①S、S₁；S₂；2.5；③2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$．

点评 本题考查了连接电路图、电表读数、求灯泡功率、灯丝的电阻变化、实验电路设计等问题，连接电路图时，注意电压表量程的选择，灯泡只有在额定电压下才能正常发光，如果灯泡的实际功率较小，不足以让灯泡发光，只有灯泡功率达到一定值时灯泡才能正常发光．