Question

12．如圖1是小東同學在“測量小燈泡的電功率”的實驗中所連接的實物圖．燈泡的額定電壓是2.5V，電阻約9Ω，滑動變阻器阻標有“20Ω  1A”字樣：

（1）把電壓表正確連入電路．
（2）在開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑片P放在A端．（選填“A”或“B”）
表一

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為0	示數(shù)為0	②
示數(shù)為0	示數(shù)不為0	①

（3）小東合理地連接好電路，閉合開關(guān)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮．小東分析產(chǎn)生故障的原因可能是：①小燈泡燈絲斷了；②小燈泡短路；③滑動變阻器斷路．（電流表、電壓表均無故障）請你依據(jù)表一中電流表、電壓表示數(shù)可能出現(xiàn)的幾種情況，幫小東判斷故障原因，并將其序號填寫在表一對應(yīng)的空格里．
表二

U/V	I/A	R/Ω	燈泡亮度
2	0.25	8	暗
2.5			亮
2.8	0.32	9	很亮

（4）排除故障后，小東調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置，使小燈泡兩端電壓分別為2V、2.5V、2.8V，依次測出通過小燈泡的電流，并觀察發(fā)光情況，記錄在表二中．當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖2所示，此時小燈泡電阻是8.33Ω．小燈泡的額定功率是0.75W．（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（5）請你根據(jù)實驗中小燈泡兩端電壓分別為2V、2.5V、2.8V時燈泡的發(fā)光情況和電阻大小，提出一個合理的猜想：小燈泡發(fā)光越亮，其電阻越大．

Answer 1

分析 （1）電壓表與燈泡并聯(lián)測燈泡電壓，注意正負接線柱．
（2）開關(guān)閉合前，滑片處于最大阻值處．
（3）燈泡不亮可能是電路斷路或燈泡短路，
如果燈泡斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓；
如果燈泡以外的電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表也無法測電壓，電壓表示數(shù)為0；
如果燈泡短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表測導線電壓，示數(shù)為0．
（4）電流表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)．
知道燈泡正常工作時電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算電阻，根據(jù)P=UI計算功率．
（5）燈泡電壓增大時，比較電阻和燈泡亮度的變化提出猜想．

解答 解：（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，電流從正接線柱流入，從負接線柱流出，如圖：

（2）閉合開關(guān)前，滑片處于A端阻值最大，電路電阻最大，電流最小，滑動變阻器對電路起保護作用．
（3）①燈泡燈絲斷了，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，示數(shù)不為0，
②燈泡短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表測導線電壓，示數(shù)為0，
③滑動變阻器開路，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表無法測電壓，示數(shù)為0．
填表如下：

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為0	示數(shù)為0	②
示數(shù)為0	示數(shù)不為0	①

（4）電流表選擇0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.33Ω，
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）從表格分析，燈泡電壓增大，電阻增大，燈泡亮度增大，所以猜想為小燈泡發(fā)光越亮，其電阻越大．
故答案為：（1）如上圖；（2）A；（3）如上表；（4）8.33； 0.75；（5）小燈泡發(fā)光越亮，其電阻越大．

點評 本題綜合考查了電壓表和滑動變阻器的使用方法、電流表的讀數(shù)、電阻和電功率的計算、電路故障的分析、電阻與溫度的關(guān)系等知識，有一定難度；
在連接好電路，剛剛閉合開關(guān)時，燈泡不亮，可能是電流太小，可能是電路斷路或短路；一般思路為：先通過移動滑動變阻器滑片判斷是通路還是故障，再由電流表示數(shù)判斷是短路還是斷路，再由電壓表判斷故障的具體位置．