Question

2．小華做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接了如圖甲所示的電路，實(shí)驗(yàn)前觀察小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣，電源電壓恒為3V．

（1）小華連接后的電路如圖甲所示，閉合開(kāi)關(guān)前，他應(yīng)將滑片P移到滑動(dòng)變阻器的最左（左/右）端；
（2）接著檢查電路連接，他發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)了，請(qǐng)你在乙圖中在應(yīng)改動(dòng)的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線畫(huà)出正確的接法．
（3）改正連接后，閉合開(kāi)關(guān)，電流表的示數(shù)為0.12A，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則電壓表的示數(shù)為0.4V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為21.7Ω．
（4）改變變阻器滑片的位置，測(cè)得多組對(duì)應(yīng)的電壓、電流值，如表所示．由測(cè)得數(shù)據(jù)可知，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為1.1W．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓U/V		0.8	1.2	1.7	2.5	2.8
電流I/A	0.12A	0.22	0.34	0.36	0.44	0.46

（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫(huà)出I-U關(guān)系圖象．由圖象可知，燈絲的電阻隨U的增大而增大，當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，小燈泡消耗的電功率約為0.8W．
（6）小明同學(xué)思考后覺(jué)得：用定值電阻來(lái)替代某一電表也能測(cè)出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率，并設(shè)計(jì)了如圖丁四個(gè)電路圖．其中正確的是AC．

Answer 1

分析 （1）為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，滑片在阻值最大處；
（2）實(shí)物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法上考慮：從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱三個(gè)方面分析．從滑動(dòng)變阻器的接線柱選擇和滑片位置分析．
（3）電壓表的正確讀數(shù)：首先確定電壓表使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$；
（4）知道額定電流和額定電壓，根據(jù)P=UI，計(jì)算額定功率．
（5）由圖象可知電壓的變化量大于電流的變化量，根據(jù)歐姆定律和可知燈泡的電阻隨電功率即溫度的升高而變大，根據(jù)P=UI算出功率．
（6）由P=UI，小燈泡的額定電壓U₀已知，關(guān)鍵是測(cè)出額定電流．可以不考慮S₁和滑動(dòng)變電阻的作用，假設(shè)都是閉合狀態(tài)，分別分析每個(gè)電路的開(kāi)關(guān)及電流表和電壓表的關(guān)系，看哪一個(gè)電路圖能測(cè)量出燈泡的額定電流．

解答 解：（1）為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，滑片在阻值最大處，即最左端；
（2）電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動(dòng)變阻器的兩端，測(cè)燈泡和滑動(dòng)變阻器的總電壓，所以電壓表的“-”接線柱和滑動(dòng)變阻器左上端接線柱連接錯(cuò)誤，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的“-”接線柱和滑動(dòng)變阻器的右下接線柱相連，如下圖：

（3）電壓表使用的0～3V，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為0.4V，電壓表測(cè)量的是燈泡的電壓U_L=0.4V，
則滑動(dòng)變阻器的電壓為：U_滑=U-U_L=3V-0.4V=2.6V，則R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.6V}{0.12A}$=21.7Ω；
（4）有表知燈泡正常發(fā)光的電壓為2.5V，電流為0.44A，則燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.44A=1.1W；
（5）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫(huà)出I-U關(guān)系圖象，如圖所示：

由圖象知，電壓的變化量大于電流的變化量，根據(jù)P=UI可知燈泡的電功率變大，溫度升高，根據(jù)歐姆定律可知，燈泡的電阻隨溫度的升高而變大，
由圖知當(dāng)電壓為2V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流約為0.4A，則燈泡的功率為P=UI=2V×0.4A=0.8W；
（6）A、燈泡與定值電阻并聯(lián)，不能判斷燈泡是否正常工作，故A錯(cuò)誤；
B、閉合左邊的開(kāi)關(guān)，電壓表上端為正接線柱，下端為負(fù)接線柱；只閉合右邊的開(kāi)關(guān)，電壓表上端為負(fù)接線柱，下端為正接線柱，又不能更改電路，所以其中有一次電壓表接線柱一定接反，不能讀出電壓表示數(shù)，故不能測(cè)出燈泡的額定功率；
C、燈泡與定值電阻并聯(lián)，通過(guò)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)或閉合能測(cè)出干路電流和定值電阻的電流，當(dāng)定值電阻的電流為I_R=$\frac{2.5V}{R}$時(shí)，燈泡正常工作，則根據(jù)P=UI即可求出燈泡的額定功率，故C電路正確；
D、閉合左邊的開(kāi)關(guān)，電流表把燈泡短路，燈泡不發(fā)光；只閉合右邊的開(kāi)關(guān)，電流表把電阻短路；兩個(gè)都閉合或斷開(kāi)時(shí)，電流表均無(wú)示數(shù)．測(cè)不出燈泡的額定電流，該電路圖不能選．
故答案為：（1）左；（2）如上圖；（3）0.4；21.7；（4）1.1；（5）增大；0.8；（6）AC．

點(diǎn)評(píng) 本類習(xí)題中實(shí)物圖中找電路連接錯(cuò)誤、注意事項(xiàng)、求電阻、求功率、只有一種電表測(cè)電阻，是一道難題．