Question

9．小強同學要測量額定電壓為2.5V的小燈泡的功率：如圖所示

（1）請實物電路連接完整（要求：滑動變阻器的滑片向右移動時小燈泡變亮）．
（2）該實驗的原理是P=UI，連接電路時，開關要斷開．
（3）實驗過程中，若小燈泡發(fā)生短路，則下列判斷正確的是C．
A．電壓表可能被燒壞B．小燈泡可能被燒壞C．電流表可能被燒壞D．電壓表和電流表都沒有示數
（4）排除故障后，移動滑片P到某一位置時，電壓表示數如圖所示，若要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數為2.5V．
（5）移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.75W．觀察圖丙所示的I-U圖象不是直線的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（6）整理器材時發(fā)現滑動變阻器的PB部分比PC部分熱，原因是PB部分和PC部分串聯，電流相等，PB部分比PC部分的電阻大，根據焦耳定律Q=I²Rt，在通電相同的條件下，PB部分產生的熱量較多，所以熱．
（7）同組的小麗同學還想利用此電路探究“導體中電流跟導體兩端電壓的關系”，她需用定值電阻替換小燈泡才能完成實驗．替換后，她發(fā)現電壓表損壞了不能使用，聰明的小麗又多拿了一個電流表和一個已知阻值的定值電阻，利用上述器材完成了實驗．圖丁是小麗所設計的實驗電路圖的一部分，請你在虛線框內將電路缺少部分補充完整．

Answer 1

分析 （1）根據實驗要求，選擇適當量程，畫出電路圖；
（2）該實驗的原理是P=UI，連接電路過程中，開關處于斷開狀態(tài)；
（3）實驗過程中，若小燈泡發(fā)生短路，則電壓表無示數，電流表有示數；
（4）讀出電壓表示數為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減小
（5）由圖象讀出電壓為2.5V對應的電流值，根據P=UI計算出燈泡的額定功率；
通過圖象可以發(fā)現導體的電阻是變化的，導體電阻的決定因素有：導體的材料、長度、橫截面積、溫度四個因素．因此從導體的決定因素入手來分析此題；
（6）根據焦耳定律結合串聯電路電流及電阻的關系進行判斷；
（7）要探究“導體中電流跟導體兩端電壓的關系”，需保持導體的電阻不變；若沒有電壓表，可用電流表及定值電阻來代替電壓表，與定值電阻并聯．

解答 解：（1）電流表與小燈泡串聯使用，有題意知電流表用0～0.6A的量程；滑動變阻器與燈泡串聯，遵循“一上一下”的原則，且向右移動燈泡變亮，電阻減小，所以接右下接線柱．如圖：

（2）該實驗的原理是P=UI，連接電路過程中，開關處于斷開狀態(tài)；
（3）實驗過程中，若小燈泡發(fā)生短路，由于電壓表與燈并聯，所以電壓表示數為零，電路中由于串聯滑動變阻器，所以電流表可能有示數，也可能被燒壞，因為滑動變阻器接入的阻值不確定，故選C；
（4）電壓表使用0～3V量程，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減小，滑片向B端移動，使電壓表的示數為2.5V．
（5）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，則P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
當導體中有電流通過時，導體都要發(fā)熱，且電流越大，溫度越高．導體的溫度越高，導體的電阻就越大．由于電阻的變化出現了導體中的I-U圖線不是一條直線；
（6）PB部分和PC部分串聯，根據Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產生的熱量多，比較熱；
（7）由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以要探究“導體中電流跟導體兩端電壓的關系”，需用定值電阻來替換小燈泡才能完成實驗；
實驗中沒有電壓表，可用電流表及定值電阻來代替電壓表，與定值電阻并聯，如圖所示：
 
故答案為：（1）見上圖；（2）P=UI；斷開；（3）C；（4）B；2.5；（5）0.75；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（6）PB部分和PC部分串聯，電流相等，PB部分比PC部分的電阻大，根據焦耳定律Q=I²Rt，在通電相同的條件下，PB部分產生的熱量較多，所以熱；（7）定值電阻；電路圖如上圖．

點評 本題考查了實物圖的連接，電壓表的讀數，故障問題，功率計算，從圖象獲取信息的能力，最近兩年從圖象中獲取信息頻頻出現，一定要掌握這種能力．