Question

【題目】初三某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測量小燈泡功率”的分組實(shí)驗(yàn)，被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（0～3V、0～15V）、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R1（5Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A）．同學(xué)們設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示：

（1）根據(jù)圖甲電路圖，將乙圖未連接完的實(shí)物元件連接完整（要求：滑片向右移動(dòng)時(shí)，電流增大，連線不能交叉 ）．

（2）實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖丙所示，則接下來的操作是 ；

（3）為了測量燈泡的額定功率，最合適的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 （選填R1、R2、R3）．

（4）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片：如果燈不亮，電流表無示數(shù)，電壓表的指針超過滿刻度，則出現(xiàn)這現(xiàn)象的原因可能是 ；如果電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，燈不亮，則出現(xiàn)這現(xiàn)象的原因可能是 ；如果電流表和電壓表都有示數(shù)，但燈不亮，則出現(xiàn)這現(xiàn)象的原因可能是 ；

（5）經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置，電流表和電壓表的示數(shù)如圖丁所示，則此時(shí)通過小燈泡的電流是 A，燈泡兩端的電壓是 V，此時(shí)小燈泡的電阻是 Ω（電阻計(jì)算的結(jié)果保留二位小數(shù)），燈泡的實(shí)際功率是 W．

（6）改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測量通過小燈泡的電流和它兩端的電壓，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，同學(xué)們畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象（如圖戊），根據(jù)圖象提供的信息，算出小燈泡的額定功率為 W，其通過的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象為非直線關(guān)系的原因 ．

Answer 1

【答案】（1）見解析圖；（2）向右移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器連入的電阻；（3）R2；（4）燈開路；燈短路；滑動(dòng)變阻器將下面兩個(gè)接線柱接入電路；（5）8.18；0.396；（6）0.625；燈絲的電壓增大，溫度升高，電阻增大．

【解析】

試題分析：

（1）要求滑片向右移動(dòng)時(shí)，電流增大，連入的電阻變小，應(yīng)接下面的右接線柱；燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，正常工作電流I===0.25A，電流表選擇小量程0﹣0.6A，如圖所示：

（2）閉合開關(guān)前，滑片處于阻值最大處，下面接右邊接線柱；由丙圖可知電路中的電流較小，此時(shí)應(yīng)向右移動(dòng)滑片，使連入的電阻變小；

（3）燈泡正常工作時(shí)電流為IL===0.25A．

測定燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)得，燈泡正常工作時(shí)，

滑動(dòng)變阻器電壓為：U'=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V，

滑動(dòng)變阻器電阻為：R'===14Ω．

滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻，“5Ω 0.5A”電阻太小，“500Ω 1A”電阻太大，“50Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器電阻和電流都合適．

（4）燈不亮，電流表有示數(shù)、電壓表無示數(shù)（測導(dǎo)線兩端的電壓），可能故障燈短路；燈不亮，電流表無示數(shù)，燈開路，但電壓表接在電源上，電壓表有示數(shù)；滑動(dòng)變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入電路，電路中電阻過大，但電流表有示數(shù)、電壓表有示數(shù)；

（5）由圖知，電流表使用的是小量程0﹣0.6A，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.22A；電壓表選小量程，分度值是0.1V，示數(shù)為1.8V；燈絲電阻R==≈8.18Ω；實(shí)際功率P=UI=1.8V×0.22A=0.396W；

（6）由圖戊可知，當(dāng)燈兩端電壓為2.5V，通過的電流為0.25A，P額=U額I額=2.5V×0.25A=0.625W．

由于燈絲的電壓增大，溫度升高，電阻增大，所以通過的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象為非直線關(guān)系．