Question

10．如圖甲是某興趣小組測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒為3V，小燈泡額定電壓是2.5V，其燈絲電阻為10Ω左右，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω  1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（0～3V、0～15V）各有兩個(gè)量程．

（1）在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路．要求：滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)時(shí)，小燈泡變亮．
（2）檢查電路連接無誤后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，分析故障的原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表示數(shù)為0.26A，小燈泡的額定功率為0.65W．
（4）實(shí)驗(yàn)中小明繪出了小燈泡的電流與電壓關(guān)系的U-I圖象如圖乙所示，你認(rèn)為該圖象不是直線的原因是燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；圖丙中有關(guān)此小燈泡功率P與U²或P與I²的圖象可能正確的是D．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向左滑動(dòng)時(shí)，小燈泡的亮度增加，說明滑動(dòng)變阻器和燈泡串聯(lián)，且滑動(dòng)變阻器電阻減小，電路電流變大．
（2）閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連．
（3）根據(jù)P=UI可求得小燈泡的額定功率．
（4）燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；根據(jù)公式P=I²R分析P與I²的圖象，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析P與U²的圖象．

解答 解：（1）據(jù)上分析，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的阻值變小，據(jù)滑動(dòng)變阻器必須遵守“一上一下”接法，將A端與燈泡右接線柱相連，如下圖：

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此與電壓表并聯(lián)的電路斷路，即燈泡斷路．
（3）小燈泡的額定功率P=U_額I_額=2.5V×0.26A=0.65W．
（4）通過燈泡的電流與電壓不成正比，是因?yàn)闊襞轃艚z的電阻隨溫度的升高而增大；
由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，在P-U²圖象中，圖象上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率為電阻倒數(shù)$\frac{1}{R}$，因隨溫度的升高R增大因而$\frac{1}{R}$應(yīng)減小，故AB均錯(cuò)誤；
由公式P=I²R可知，在P-I²圖象中圖象上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率為電阻R，而電阻R又隨溫度的升高而增大，故D正確，C錯(cuò)誤；
故選D．
故答案為：（1）如上圖；（2）燈泡斷路；（3）0.65；（4）燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，涉及了實(shí)物圖的連接、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、電功率的計(jì)算以及故障分析，都是中考中經(jīng)常涉及的知識(shí)點(diǎn)，也是我們需要注意和掌握的知識(shí)點(diǎn)．