Question

10．如圖甲是某興趣小組測量小燈泡電功率的實驗電路，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）各有兩個量程．

（1）在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實驗電路．要求：滑動變阻器的滑片P向左移動時，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)實驗，移動滑動變阻器，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)為0.26A，小燈泡的額定功率為0.65W．
（4）實驗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)滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動時，小燈泡的亮度增加，說明滑動變阻器和燈泡串聯(lián)，且滑動變阻器電阻減小，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，向左移動滑動變阻器的阻值變小，據(jù)滑動變阻器必須遵守“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，是因為燈泡燈絲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，圖象上某點與原點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均錯誤；
由公式P=I²R可知，在P-I²圖象中圖象上某點與原點連線的斜率為電阻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．

點評 本題考查了“測量小燈泡電功率”的實驗，涉及了實物圖的連接、實驗的注意事項、電功率的計算以及故障分析，都是中考中經(jīng)常涉及的知識點，也是我們需要注意和掌握的知識點．