Question

一個額定電壓是2.5V的小燈泡，正常工作時的電阻約為11Ω，小明想測量它的額定功率．實驗室有如下器材；電源（電壓恒為4.5V）、電流表（0～0.6A，0～3A）、電壓表（0～3V，和0～15V）、開關各1個、規格分別為“8Ω1A”和“20Ω0.5A”，的滑動變阻器兩個，導線若干．

（1）圖甲是小明實驗所連接的實物圖，如果將滑動變阻器的阻值調到最大，試觸開關，電壓表會出現______（選填“超量程”或“不超量程”）．
（2）請你仔細檢查圖甲電路，若沒錯，請在錯誤的導線上畫“×”，并在圖甲中改正．
（3）在圖丙的虛線框內畫出本實驗正確的電路圖．
（4）本實驗他應選用規格為______的滑動變阻器．
（5）上述操作完成后，閉合開關，調節滑動變阻器滑片的位置，當小燈泡正常發光時，電流表示數圖乙，此時通過燈絲的電流為______A，小燈泡的額定功率是______W．
（6）小燈泡的電阻與小燈泡的亮度關系______．
（7）實驗結束后，小明整理實驗器材時，發現滑動變阻器的部分電阻線比金屬桿熱，你分析的原因是______．

Answer 1

解：（1）由圖知，電壓表測量的是燈泡與滑動變阻器的總電壓，等于電源電壓4.5V，所以會超量程；
（2）應將電壓表與燈泡并聯，如圖所示：
；
（3）由電路知，從電源的正極出發，經開關、電流表、滑動變阻器、燈泡，最后回到電源的負極，電壓表與燈泡并聯，如圖所示：
；
（4）當燈泡兩端的電壓為2.5V時，滑動變阻器的電壓U_滑=4.5V-2.5V=2V；
根據串分壓的知識：
=
即：=，
解得R_滑=8.8Ω，所以應選擇“20Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（5）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以示數為0.24A；
P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（6）小燈泡的亮度越大，溫度越高，則燈絲的電阻越大，所以可得燈泡的亮度越大，電阻越大；
（7）AP部分與PD部分串聯，AP部分的電阻大于PD部分的電阻，根據Q=I²Rt，電流和通電時間相同，電阻越大，產生的熱量越多．
故答案為：（1）超量程；（2）如上圖所示；（3）如上圖；（4）“20Ω 0.5A”；（5）0.24A；0.6W；（6）亮度越大，電阻越大；（7）AP部分的電阻比PD部分的電阻大，根據根據Q=I²Rt，電流和通電時間相同，電阻越大，產生的熱量越多．
分析：（1）判斷電壓表所測的電路并進行分析；
（2）在測量過程中，電壓表應與燈泡并聯；
（3）根據實物圖畫電路圖，注意電路元件的連接順序及連接方式；
（4）首先根據串分壓的知識計算出小燈泡正常發光時，滑動變阻器的阻值，然后對照規格進行選擇；
（5）首先確定電流表的量程和分度值，讀出電流值，根據P=UI計算出其功率；
（6）亮度越大溫度越高，然后根據燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，得出結論；
（7）根據串聯電路中電流相等，結合公式Q=UIt=I2Rt進行分析．
點評：此題是測量燈泡的電功率實驗，考查了電路的連接及電路圖的畫法，同時考查了有關電流表的讀數及電功率的計算，涉及到了串分壓的知識及燈絲電阻與溫度的關系，其中需注意：
1、在按實物電路畫電路圖時，連接順序及方式要對應；
2、讀數時，注意量程和分度值．