Question

18．在“测定额定电压为2.5V小灯泡电功率”的实验中．
（1）如图甲所示，电路连接尚未完成，E应与滑动变阻器的C或D接线柱相连接．完成连接后闭合开关，发现灯泡很亮，说明存在操作上的错误是滑动变阻器接了上面两个接线柱或未将滑片移至最大阻值处．若闭合开关后，发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为3V，产生此故障的原因可能是下列情况中的B（填写序号）

A．小灯泡短路
B．小灯泡的灯丝断了
C．电压表的正、负接线柱反接
D．变阻器滑片接触不良
（2）小明在正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至某一位置，此时电流表的示数为0.2A，电压表示数如图乙所示，则小灯泡的功率是0.44瓦．为了测定小灯泡的额定功率，此时应将滑动变阻器的滑片向左（选填“左”或“右”）移动．
（3）在额定功率测量刚刚完成时，小明不慎将小灯泡玻璃打碎了（灯丝未断），其他都未变动，小明再次合上开关，发现电压表的示数却比2.5V小，电流表示数变大，就此现象提出一个猜想：灯丝电阻可能随温度降低而变小．
（4）小明想在上述实验的基础上，进一步研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”，于是就多次移动滑动变阻器的滑片，获得多组灯泡两端电压和电流的数据，发现电流与电压不成正比，请指出他的实验方法的不合理之处无法控制小灯泡电阻不变．

Answer 1

分析 （1）测灯泡功率中，利用滑动变阻器调节灯泡两端的电压，所以变阻器应串联入电路中；
根据闭合开关后灯泡发光的亮度来判断电路问题；
发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电路可能存在断路，再由电压表的示数为3V判断故障；
（2）由图乙读出电压表示数，根据P=UI计算此时灯泡的功率；根据灯泡的实际电压，确定使灯泡正常发光的滑动变阻器的调节办法；
（3）小灯泡玻璃打碎了，电流表示数变大，其他都未变动，所以电路的电阻变小．从影响电阻大小的因素入手，因为灯丝未受损，灯丝的材料、长度、横截面积不变化，考虑是导体温度的影响；
（4）研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”时，应控制电阻的阻值不变，而灯泡的电阻会随温度的变化而变化．

解答 解：（1）测灯泡功率中，利用滑动变阻器调节灯泡两端的电压，所以变阻器应一上一下串联入电路中，由图E应与变阻器的C或D接线柱相连；
闭合开关就发现灯泡发光很亮，说明此时电路中的电阻较小，可能滑动变阻器接了上面两个接线柱或未将滑片移至最大阻值处；
发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电路可能存在断路，由电压表的示数为3V，说明电压表到电源两极没有断路，所以故障是小灯泡断路了．故选B；
（2）由图乙电压表使用0-3V量程，分度值0.1V，示数为2.2V，灯泡的功率为P=UI=2.2V×0.2A=0.44W；
为测定小灯泡的额定功率，需要增大灯泡两端电压，应减小滑动变阻器电压，根据分压原理应将滑动变阻器电阻减小，由图甲滑片应向左移动；
（3）因为灯丝电阻随温度的升高而增大，将小灯泡玻璃打碎了（灯丝未断），灯丝的温度较低，灯泡电阻较小，所以会出现电压表变小，电流表变大的现象；
（4）灯泡的电阻与温度有关，研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”时，无法控制小灯泡电阻不变，故得不出电流与电压成正比的结论．
故答案为：（1）C或D；滑动变阻器接了上面两个接线柱或未将滑片移至最大阻值处；B；（2）0.44；左；（3）灯丝电阻可能随温度降低而变小；（4）无法控制小灯泡电阻不变．

点评 本题考查了实物图的连接、电路故障的判断、电压表的读数以及电功率的简单计算，关键是知道探究电流与电压关系时应控制电阻的阻值不变和知道灯泡的电阻与温度有关．