Question

5．曉彤和小雪在測定額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)電路如圖甲所示，電源為兩節(jié)新干電池．

（1）曉彤連接電路后，閉合開關(guān)，移動滑片（未達(dá)到最小阻值），發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障可能是小燈泡短路．
（2）排除故障后，曉彤為了測量小燈泡的額定功率，調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡額定功率是1.0W．
（3）曉彤根據(jù)自己測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如圖丙所示的圖象，小雪看后認(rèn)為圖象中沒有顯示小燈泡電阻的明顯改變，跟同學(xué)們探究的結(jié)果不完全吻合．請你分析產(chǎn)生這一疑問的原因，并由此提出合理的改進(jìn)建議．
（4）小雪在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電流表壞了，為了測量小燈泡的額定功率，小雪選用一個電阻，設(shè)計(jì)了如圖丁的電路及實(shí)驗(yàn)方案：
①調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為額定電壓；
②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)，測出R₀兩端的電壓U₀，通過計(jì)算得到小燈泡的額定功率．
你認(rèn)為小雪的實(shí)驗(yàn)方案存在什么問題？

Answer 1

分析 （1）發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，則電路沒有發(fā)生斷路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的用電器兩端無電壓，則與電壓表并聯(lián)的電路短路；
（2）要測燈泡的額定功率，應(yīng)使燈泡兩端的電壓等于其額定電壓，根據(jù)圖乙讀出電流表的示數(shù)，利用P=UI求出小燈泡額定功率；
（3）燈泡電阻受溫度影響，溫度越高電阻越大，分析圖象可得產(chǎn)生燈泡電阻無明顯變化的原因，并提出改進(jìn)建議；
（4）電壓表并聯(lián)在電路中，電流應(yīng)由正接線柱流入，負(fù)接線柱流出

解答 解：（1）電流表有示數(shù)，說明電路中通路，燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，則可能與電壓表并聯(lián)的燈泡短路；
（2）要測量燈泡的額定功率，應(yīng)使燈泡兩端的電壓等于其額定電壓，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V；
由圖乙知，電流表選擇0～0.6A的量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A；則小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.4A=1.0W；
（3）由圖象知，實(shí)驗(yàn)中曉彤只測了三組數(shù)據(jù)，燈泡電壓從2.0V增大到3.0V，燈泡兩端電壓的變化范圍較小，使燈泡的亮度變化較小，燈絲溫度變化較小，所以電阻變化不明顯；
改進(jìn)建議：增大燈泡兩端電壓的變化范圍，使燈泡的發(fā)光亮度變化明顯；
（4）小雪的實(shí)驗(yàn)方案中：保持滑片位置不變，由圖丁可知，a與電壓表的正接線柱相連，只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．
故答案為：（1）燈泡短路；
（2）2.5；0.75；
（3）原因：燈泡兩端電壓的變化范圍較小，使燈泡的亮度變化較小，燈絲溫度變化較小，電阻變化不明顯；
改進(jìn)建議：增大燈泡兩端電壓的變化范圍，使燈泡的發(fā)光亮度變化明顯；
（4）小雪將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)時，電壓表的正負(fù)接線柱接反了．

點(diǎn)評 本題測量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了電路故障的分析、操作過程、電流表的讀數(shù)及電功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素及對實(shí)驗(yàn)方案的評估能力并嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的能力，有一定難度．