Question

小明在進(jìn)行“測量小電燈的功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺上給他提供的器材有：6V蓄電池、電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（0～3V、0～15V）、滑動變阻器（50Ω、1.5A）、額定電壓為2.5V的小電燈（正常發(fā)光時(shí)的電阻約為7Ω）、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）小明在實(shí)驗(yàn)中電流表、電壓表選擇了正確的量程．請你幫他在圖中將電流表和電壓表正確連入電路，同時(shí)將滑動變阻器連接好，要求滑片向左移動時(shí)，電流表的示數(shù)變大．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	2.0	2.5	2.8
電流I/A	0.30	0.36	0.38

（2）閉合開關(guān)前應(yīng)把滑動變阻器滑片的位置調(diào)到

D

（填寫“C”或“D”）端．
（3）連好如圖所示的電路，將滑動變阻器的滑片滑到最大阻值處，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡L不亮．接下來，最合理的做法是

移動滑動變阻器的滑片，觀察燈泡是否發(fā)光，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)

．
（4）閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表示數(shù)為零，電壓表的指針偏轉(zhuǎn)很大，立即斷開開關(guān)．產(chǎn)生此故障的原因可能是下列情況中的

B

和

C

．（填寫序號）
A．小燈泡短路                                B．小燈泡的燈絲斷了
C．小電燈的燈座接觸不良                      D．電壓表的正、負(fù)接線柱接反
E．滑動變阻器的滑片放在了最小阻值處
（5）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動變阻器測得如上表所示的三組數(shù)據(jù)．則小電燈的額定功率為

0.9

W．
（6）小明發(fā)現(xiàn)，由表中數(shù)據(jù)計(jì)算可知：小電燈亮度不同時(shí)燈絲的電阻不相等．你認(rèn)為造成這種結(jié)果的原因是

燈絲電阻隨溫度的變化而變化

．
（7）下圖中的電源電壓U保持不變，小燈泡的額定電壓為U₀，且U＞U₀，定值電阻的阻值為R．在不改變電路連接的情況下，能測出小燈泡額定功率的是

C

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，選擇電流表量程；開關(guān)、電流表、燈泡、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；滑片向左移動時(shí)，電流表的示數(shù)變大，滑動變阻器用左半段，滑動變阻器接A接線柱．
（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值，滑動變阻器接左半段，滑片至右端時(shí)接入電路的阻值最大．
（3）閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡L不亮，可能是電路總電阻太大，電路電流太小，正確的實(shí)驗(yàn)操作是：移動滑動變阻器的滑片，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，觀察燈泡是否發(fā)光．
（4）燈泡不發(fā)光可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電流表示數(shù)為零說明電路斷路；電壓表的指針偏轉(zhuǎn)很大，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)之外的電路不存在斷路，綜合分析故障原因是燈泡處斷路，可能是燈絲斷了，也可能是小電燈的燈座接觸不良．
（5）當(dāng)燈泡電壓等于額定電壓時(shí)燈泡的功率為額定功率，從表中找出燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，由P=UI求出燈泡的額定功率．
（6）燈泡的亮度不同，燈泡功率不同，燈絲溫度不同，燈絲的電阻不相等，說明燈絲電阻隨溫度的變化而變化．
（7）小燈泡的額定功率等于額定電壓和額定電流的乘積，小燈泡的額定電壓U₀已知，關(guān)鍵是測出額定電流．可以不考慮S1和滑動變電阻的作用，假設(shè)都是閉合狀態(tài)，分別分析每個(gè)電路的開關(guān)及電流表和電壓表的關(guān)系，看哪一個(gè)電路圖能測量出燈泡的額定電流．

解答：解：（1）燈泡的額定電壓是2.5V，電壓表選3V量程；燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I=

U

R

=

2.5V

7Ω

≈0.36A，電流表選0.6A量程；滑動變阻器接A接線柱；開關(guān)、電流表、燈泡、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；電路圖如圖所示．
（2）閉合開關(guān)前應(yīng)把滑動變阻器滑片的位置調(diào)到D端．
（3）連好如圖所示的電路，將滑動變阻器的滑片滑到最大阻值處，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡L不亮．接下來，最合理的做法是：移動滑動變阻器的滑片，觀察燈泡是否發(fā)光，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．
（4）閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表示數(shù)為零，電壓表的指針偏轉(zhuǎn)很大，立即斷開開關(guān)．產(chǎn)生此故障的原因可能是下列情況中的B和C．
（5）由表知，燈泡的額定電壓U=2.5V對應(yīng)的電流I=0.36A，燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.36A=0.9W．
（6）小明發(fā)現(xiàn)，由表中數(shù)據(jù)計(jì)算可知：小電燈亮度不同時(shí)燈絲的電阻不相等．你認(rèn)為造成這種結(jié)果的原因是：燈絲電阻隨溫度的變化而變化．
（7）A、S₂閉合S₃斷開時(shí)，電流表把燈泡短路，燈泡不發(fā)光；S₂斷開S₃閉合時(shí)，電流表把電阻短路；兩個(gè)都閉合或斷開時(shí)，電流表均無示數(shù)．測不出燈泡的額定電流，該電路圖不能測出小燈泡的額定功率；
B、S₂閉合S₃斷開，電壓表測電燈兩端的電壓，其上端為正極、下端為負(fù)極；S₃閉合S₂斷開，電壓表測定值電阻R兩端的電壓，其上端為負(fù)極，下端為正極；電壓表的兩次接線方法相反，在不改變電路連接方式的情況下，無法進(jìn)行測量，B圖不能測出小燈泡的額定功率；
C、開關(guān)處于1的位置，電壓表測量的是燈泡和電阻串聯(lián)后的兩端電壓U；
開關(guān)處于2的位置，電壓表測量的是燈泡的兩端電壓U₀，則小燈泡的電流為I=

U-U0

R

，
小燈泡的額定功率表達(dá)式是P=U₀I=

U-U0

R

U0．
D、開關(guān)處于1的位置，電流表把燈泡和電阻短路，電流表測量滑動電阻的電流；
開關(guān)處于2的位置，電流表把小燈泡短路，測量的是通過電阻的電流．測不出燈泡的額定電流，
該電路圖不能測出小燈泡的額定功率．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；
（2）D；
（3）移動滑動變阻器的滑片，觀察燈泡是否發(fā)光，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)；
（4）B、C；
（5）0.9；
（6）燈絲電阻隨溫度的變化而變化；
（7）C．

點(diǎn)評：本題是一道實(shí)驗(yàn)題，考查的內(nèi)容多，難度大，是一道難題；
最后一問判斷能不能測燈泡額定功率的電路時(shí)，應(yīng)（1）知道電功率的計(jì)算公式；（2）能夠分析開關(guān)閉合斷開時(shí)電路的連接情況，綜合性較強(qiáng)，很容易出錯(cuò)．