Question

小刚测定小灯泡电功率的实验中，选用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．
（1）实验的原理是

 

；连接电路时开关应

 

，电流表的量程应选 0-

 

A．
（2）用笔画线代替导线，连接完整如图1所示的实物电路．
（3）闭合开关前，图中滑动变阻器的滑片P应位于

 

（选填“A”或“B”）端．
（4）小刚连接好电路后，闭合开关，发现电流表指针偏向0刻线的左侧，电压表指针偏向3（15）刻度线的右侧，其原因

 

；

 

．
（5）小刚合理地连接好电路，闭合开关，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮．于是小刚提出以下猜想：A．可能是灯丝断了        B．可能是小灯泡短路       C．可能是变阻器开路
究竟哪个猜想正确，可根据电流表和电压表的示数进行判断（电流表、电压表均无故障）．下表给出了电流表、电压表可能出现的几种情况，请判断每种情况下哪个猜想是正确的，并把其序号填写在对应的空格里．

电流表	电压表	判断结果
示数不为零	示数为零
示数为零	示数不为零
示数为零	示数为零

（6）排除故障后，闭合开关、移动滑片P至电压表的示数如图2所示，其读数为

 

V；要获得小灯泡额定功率的数据，滑片P应向

 

（选填“A”或“B”）移动．
（7）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制得如图3所示的I-U图象．由图象可知，小灯泡两端电压是1.5V时，其电阻是

 

Ω，额定功率是

 

W．
（8）通过图象，你还能发现小灯泡电阻的变化有什么规律？

Answer 1

分析：（1）测量灯泡额定功率的原理：P=UI；连接电路时应断开开关，根据灯泡正常发光时的电流选择电流表量程．
（2）根据电流表的量程将电流表与灯泡串联．
（3）闭合开关前滑片应置于最大阻值处．
（4）电流表、电压表使用时，电流要从正接线柱流入，负接线柱流出，否则指针将反转，量程要选择合适．为了安全起见，在不能有效估测电流大小的情况下，可选择大量程先进行试触．
（5）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压；灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．灯泡以外的地方断路，整个电路都处于断开状态，灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数．
（6）由图示电表确定其量程与分度值，读出电表示数；根据电压表示数与灯泡额定电压的关系确定滑片的移动方向．
（7）由图3所示图象求出1.5V电压所对应的电流，然后由欧姆定律求出电阻阻值；由图象找出额定电压对应的电流，由P=UI求出灯泡额定功率．
（8）根据图象分析灯丝的变化规律，依据灯丝电阻随温度的升高而增大的特点进行分析．

解答：解：（1）测量灯泡额定功率的原理为P=UI；
连接电路时开关应断开；灯泡正常发光时，电流约为I=

U

R

=

2.5V

10Ω

=0.25A，故电流表的量程应选0～0.6A．
（2）因为电流表的量程为0～0.6A，所以将电流表的0.6A的接线柱与灯泡左端相连，如下图所示：

（3）闭合开关前，图中滑动变阻器的滑片P应位于A端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（4）电流表指针偏向零刻度线的左侧，说明电流表的正、负接线柱接反了；
电压表的指针迅速偏至最右侧刻度线之外，说明被测电压太大或电压表量程选小了；
（5）A、灯丝断了，电路断路，电流表无示数，电压表串联在电路中测电源电压，电压表有示数．
B、灯泡短路，电路电阻减小，电流表示数增大，电压表测灯泡两端电压，灯泡中无电流，两端无电压，电压表无示数．
C、滑动变阻器开路，整个电路开路，灯泡中无电流，灯泡两端无电压，电压表和电流表都无示数．

电流表	电压表	判断结果
示数不为零	示数为零	B
示数为零	示数不为零	A
示数为零	示数为零	C

，则可能的原因是电流表的量程太小（接了小量程由图b所示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，所示为2.2V，灯泡两端电压小于额定电压，要测灯泡额定功率，应向B端移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压增大，知道额定电压2.5V位置．
（6）由图2所示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，所示为2.2V，灯泡两端电压小于额定电压，要测灯泡额定功率，应向B端移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压增大，知道额定电压2.5V位置．
（7）由图c所示图象可知，电压为1.5V时电流为0.15A，
∵I=

U

R

，
∴电阻阻值R=

U

I

=

1.5V

0.15A

=10Ω；
由图3可知，灯泡额定电压对应的电流为0.2A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（8）由图象知，灯丝电阻随灯泡电压的增大而变大．
故答案为：（1）P=UI；断开；0.6；（3）A；（4）电流表的正、负接线柱接反了；电压表量程选小了；（5）B；A；C；（6）2.2；B；（7）10；0.5；（8）灯丝电阻随灯泡电压的增大而变大．

点评：本题考查了实物电路的连接、实验注意事项、电表读数、故障分析、额定功率的计算及欧姆定律的应用，由图象获取信息是解题的关键；同时还考查了灯丝电阻与温度的关系．