Question

4．小明为了探究小灯泡的亮暗程度与其电阻大小的关系，设计了如图2所示电路图，利用下列器材进行测量：电源（3V）；开关1只；滑动变阻器（0～50Ω）1只；电流表（0～0.6A；0～3A）
1只；电压表（0～3V；0～15V）1只；小灯泡1个（U_额=2.5V；电阻约10Ω）；导线若干．
（1）按照电路图，用笔画线代替导线帮助小明完善实物图连接；

（2）在连接图1实物电路的过程中，开关应该处于断开状态，同时应将滑动变阻器的滑片移动到最右端（选填“左”或“右”）．电路连接好后，当小明闭合开关发现：小灯泡不发光，电流表的示数几乎为0，电压表的示数接近电源电压3V．造成这种现象的原因可能是B
A．小灯泡被短路
B．小灯泡灯丝被断路
C．滑动变阻器接入电阻太大
（3）排除故障后，小明移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为0.7V时，电流表的示数如图3所示，请在表格中正确填写读数，并计算灯丝电阻．

实验次数	发光情况	电压（V）	电流（A）	灯丝电阻（Ω）
1	刚发光	0.7	0.1	7.0
2	暗	1.5	0.2	7.5
3	亮	2.5	0.3	8.3

（4）分析数据得出：灯越亮，灯丝温度越高，灯丝的电阻越大．小明画出小灯泡的电流随电压变化的图象，你认为图象应该是图4中的A．

（5）不增加器材，就能够用该实验装置完成准确测量的是下列中的C
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．测定小灯泡消耗的电能
C．测定小灯泡的额定功率．

Answer 1

分析 （1）由电路图连接实物，根据灯泡正常发光电流确定电流表量程；
（2）连接电路的过程中，应断开开关，滑动变阻器的滑片应移动到最大值处；
小灯泡不发光，电流表的示数几乎为0，可能是电路出现断路；再由电压表的示数接近电源电压3V分析判断故障；
（3）根据电流表量程和分度值读出电流表示数，由欧姆定律计算电阻；
（4）由表中数据可知灯泡电阻与温度关系，从而分析其电流与电压关系的图象；
（5）根据各实验的需要，结合题目的条件分析解答．

解答 解：
（1）由电路图知，电流表、滑动变阻器应串联在电路中，由题知灯泡正常发光电流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以电流表使用0-0.6A量程，滑动变阻器一上下接入电路，实物连接如图所示：
；
（2）为了保护电路，连接电路的过程中，应断开开关，滑动变阻器的滑片应移动到最大值右端；
小灯泡不发光，电流表的示数几乎为0，可能是电路出现断路；电压表的示数接近电源电压3V，说明电压表到电源间是通路，所以故障可能是灯泡断路了，故选B；
（3）由图3知，电流表量程0-0.6A，分度值0.02A，所以电压表的示数为0.7V时，电流表的示数0.1A，
由欧姆定律可得此时灯泡电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.7V}{0.1A}$=7.0Ω；
（4）由表中数据可知，电压越大，电流与越大，灯泡实际功率越大，灯泡越亮，其温度越高，灯丝的电阻越大；
图象A中，电流的变化小于电压的变化，所以电阻变大，符合题意；图象B中，电流的变化大于电压的变化，所以电阻变小，不符合题意；
（5）A．探究电流与电压的关系的实验中需要改变电压同时保持电阻不变，但灯泡电阻是变化的，所以不能完成；
B．测定小灯泡消耗的电能，还需要测量小灯泡工作时间，所以不增加器材不能完成；
C．测定小灯泡的额定功率，只需要测量灯泡在额定电压的电流，即可根据P=UI计算其额定功率，所以可以完成．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；右；B；（3）0.1；7.0；（4）大；A；（5）C．

点评 本题考查了连接实物图、实验注意事项、电表的读数、求电阻、求灯泡功率、数据和图象分析等，是常考内容．
连接实物图时，要注意根据灯泡的正常工作电流选择电流表量程，滑动变阻器应接一上一下两个接线柱；对电压表、电流表读数时，先确定它们的量程与最小分度值．