Question

7．小明在做“测量小灯泡电功率”的实验时，己知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V（阻值约为10Ω）．

（1）他在检查仪器时，发现电流表指针如图1所示，则接下来的操作是将电流表的指针调零．
（2）如图2甲所示是小明画出的实验电路图，请你根据电路图用笔画线代替导线，帮他将图乙中未完成的电路接好．要求：电流表、电压表选择合适的量程；滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的电阻变小；导线不能交叉．
（3）小明检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电流表和电压表的示数如图3所示，此时通过小灯泡的电流是0.22A，灯泡两端的电压1.8V，灯泡的实际功率是0.396W．
（4）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端电压，根据记录的数据，小明画出了小灯泡电流随其两端电压变化的关系图象如图4所示，根据提供的信息，计算出小灯泡的额定功率为0.625W，同时可知小灯泡灯丝的电阻随电压增大而增大．
（5）实验中，突然发现电压表的示数变为零，电流表示数增大，电路可能出现的故障是小灯泡短路．

Answer 1

分析 （1）从图中可以看出，电流表的指针并未指在零上，因此，必须先进行调零．
（2）将小灯泡上的额定电压和电阻代入公式I=$\frac{{U}_{额}}{R}$可以算出其额定电流，然后将其与0.6A进行比较，若小于0.6A就用小量程，若大于0.6A就用大量程；
滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的电阻变小，滑动变阻器应接下面右方的接线柱；
（3）根据小灯泡的额定电压为2.5V，阻值约为10Ω，确定电压表和电流表的量程，然后读出电压表和电流表的示数，根据P=UI计算灯泡的实际功率；
（4）根据小灯泡的额定电压为2.5V，结合U-I图象，找出对应的额定电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率；观察U-I图象，由R=$\frac{U}{I}$计算出几组电阻，就可判断灯泡电阻的变化趋势；（5）当小灯泡短路时，电路总电阻变小，电路电流变大，电流表示数变大，与电阻并联的电压表示数为零．

解答 解：（1）由图（1）可知，电流表指针并未指在零刻线上，因此，应先对其进行调零；
（2）因为灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表应选用0～3V的量程，由I=$\frac{{U}_{额}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以电流表应选用0～0.6A的量程，且滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变小，所以滑动变变阻器的下接线柱应选“右下”；如下图：

（3）根据电压表选用0～3V的量程，可知U_实=1.8V，电流表选用0～0.6A的量程，可知：
I_实=0.22A，P_实=U_实I_实=1.8V×0.22A=0.396W；
（4）由U-I图象可知，当U_额=2.5V时，I_额=0.25A，所以P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W；
由U-I图象可知当U₁=1.5V时，I₁=0.2A，所以R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω；
当U₂=2.5V时，I₂=0.25A，所以R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，
故小灯泡灯丝电阻随电压增大而增大；
（5）当小灯泡短路时，电路总电阻变小，电路电流变大，电流表示数变大，与电阻并联的电压表示数为零．
故答案为：（1）将电流表的指针调零；（2）如上图；（3）0.22A；1.8V；0.396W；（4）0.625；增大；（5）小灯泡短路．

点评 本题考查了用伏安法测灯泡电功率的实验中电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用方法．对于电表量程的选择，应尽量使在不超过电表量程的前提下，使电表指针偏转幅度尽量大些，以保证可以多测几组数据，从而归纳出普遍结论．