Question

3．小芳在测量标有电压为2.5V的小灯泡电功率的实验中，已知电源电压为4.5V，电路图如图1所示：

（1）请根据电路图，将实物图连线补充完整．
（2）小芳闭合开关，发现小灯泡很暗，电压表和电流表均有示数，但无论如何移动滑动变阻器滑片，小灯泡亮度、电压表和电流表示数均不发生变化，其原因是变阻器下面两个接线柱连入了电路．
（3）故障排除后，小芳移动滑动变阻器，分别记录电压表、电流表示数，并描绘出灯泡L的I-U图象，如图中甲所示，则小灯泡的额定功率为0.5W．小芳还发现灯丝的电阻随温度的升高而增大（“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）如果将该小灯泡与图中2所示电阻串联起来，接在4.5V 的电路中，则它们的总功率为0.9W．
（5）另一位同学在连接好电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片P的过程中发现：灯泡变亮时电压表示数变小；灯泡变暗时，电压表示数变大．经检查所用器材完好，出现这种现象的原因可能是变阻器并联在变阻器的两端了．

Answer 1

分析 （1）根据图象确定电流表量程选择；
（2）小灯泡很暗，电流表有示数，说明电路中不存在断路，移动滑片两表示数没有变化，说明滑动变阻器失去了变阻的作用，据此回答；
（3）根据图象确定额定电压下，通过灯泡电流，由P=UI求灯的额定功率；
由欧姆定律分别求出电压变大时电阻的大小；
（4）根据串联电流规律、电压规律，结合图3确定电路中的电流，由P=UI计算总功率；
（5）灯与变阻器串联，根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，由灯泡变亮时，灯的电压变化；根据串联电路电压的规律，确定变阻器的电压变化，确定变阻器的连接位置．

解答 解：（1）根据图3电流为不超过0.6A，则电流表选择0-0.6A量程，与灯泡串联，变阻器按一下一上接入电路中，如下图所示．

（2）小灯泡很暗，电流表有示数，说明电路中不存在断路，电压表有示数，移动滑片两表示数没有变化，说明滑动变阻器失去了变阻的作用，故将变阻器下面两个接线柱连入了电路．
（3）根据图3，当灯泡两端电压为U=2.5V时，I=0.2A，灯的额定功率：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由图中数据可知，当电压分别为0.5V、1.5V、2.5V时，对应的电流分别为0.075A、0.15A、0.2A
由R=$\frac{U}{I}$分别计算出灯的电阻为6.7Ω、10Ω、12.5Ω，故灯泡两端电压越大，灯泡电阻越大；
（4）根据串联电流处处相等，串联电压U=U_灯+U_R，结合图象观察可以发现，只有当I=0.2A时，U_灯=2.5V，
U_R=2V，满足串联电流和电压规律，由总功率P=UI=4.5V×0.2A=0.9W；
（5）灯与变阻器串联，根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，灯泡变亮时，灯的电压增大；根据串联电路电压的规律，变阻器的电压变小，因电压表示数变小，故变阻器并联在变阻器的两端了．
故答案为：（1）如上图所示：（2）变阻器下面两个接线柱连入了电路；（3）0.5；增大；（4）0.9；（5）变阻器并联在变阻器的两端了．

点评 此题测量标有电压为2.5V的小灯泡电功率，考查了电路连接、反常现象的分析、电阻计算、影响电阻的因素、串联电流规律、图象分析能力，属于电功率常考题型．