Question

11．在測量額定電壓為 2.5V 的小燈泡額定功率的實驗中，如圖甲所示．
（1）用筆畫線代替導線，將圖甲實物電路補充完整，要求：滑片 P 向左移動時，燈泡變亮；
（2）正確連接好實物電路后，閉合開關，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表示數等于電源電壓，其故障原因可能為燈泡斷路；
（3）排除故障后，滑片 P 移至某一位置時，電壓表示數如圖乙所示，若要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P 向A（選填“A”、“B”）端移動，使電壓表示數為 2.5V；
（4）移動滑片 P，記下多組對應的電壓、電流表示數，繪制成如圖丙所示的 I-U 關系圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率為0.625W，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變化而變化；
（5）整理器材時發現滑動變阻器的 PA 部分比 PC 部分熱，原因是滑動變阻器的PA部分和PC部分串聯，電流和通電時間相等，PA部分比PC部分的電阻大，根據焦耳定律產生的熱量較多．

Answer 1

分析 （1）根據燈的額定電壓確定電壓表的量程；將電壓表并聯在燈的兩端；由圖丙確定電流表的量程，變阻器接線柱按要求連入電路中；
（2）閉合開關后，燈泡不亮，電流表指針幾乎不動，可能某處發生了斷路；電壓表有示數且接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外不存在斷路，綜上可知，可能是與電壓表并聯的燈泡斷路了；
（3）確定電壓表的量程和分度值，讀出電壓值；比較電壓表數與額定電壓的大小，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理判斷滑片的移動方向；
（4）從圖象中確定額定電壓及對應的電流值，根據公式P=UI計算出額定功率；由歐姆定律結合燈的電阻隨溫度的升高而增大作答；
（5）根據焦耳定律結合串聯電路電流及電阻的關系進行判斷．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表應選擇0～3V的量程，將電壓表并聯在燈泡的兩端，由圖丙知，電流表選用小量程，因要求滑片 P 向左移動時，燈泡變亮，即電流變大，電阻變小，所以滑片以左電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）經分析，正確連接好實物電路后，閉合開關，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表示數等于電源電壓，其故障原因可能為燈泡斷路；
（3）由圖乙知，電壓表量程應選擇0～3V，分度值為0.1V，所以電壓表示數為2.2V，低于額定電壓，應增大燈的電壓減小變阻器分得的電壓，根據歐姆定律，應減小滑動變阻器連入電路中的阻值，滑動變阻器滑片應向A端移動，使電壓表的示數等于2.5V；
（4）由圖象知，當電壓為2.5V時，電流表示數為0.25A，所以燈的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；因燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，根據歐姆定律R=$\frac{U}{I}$，燈絲的電阻不是一個定值，所以I-U圖象不是直線；
（5）PA電阻絲部分和PC金屬桿部分串聯，根據Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，但由于PA電阻絲部分的電阻遠大于PC金屬桿部分的電阻，所以PA部分產生的熱量多，比較熱．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）燈泡斷路；
（3）A；
（4）0.625；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（5）滑動變阻器的電阻絲PA 部分和 金屬桿PC 部分串聯，電流和通電時間相等，PA 部分比 PC 部分的電阻大，根據焦耳定律產生的熱 量較多．

點評 本題 測量額定電壓為 2.5V 的小燈泡額定功率，考查電路的連接、故障的分析、操作的過程、影響電阻大小的因素、焦耳定律的應用等知識，綜合性較強．