Question

如圖是“測量小燈泡的電功率”實驗電路圖，圖17是即將連接完成的實驗電路，其中電源為兩節(jié)新的干電池，燈泡的額定電壓為2.5V，燈泡正常發(fā)光時，燈絲的電阻約為10Ω，滑動變阻器標(biāo)有“50Ω 1A”的字樣．
（1）據(jù)電路圖1，用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物圖未完成部分連接好．
（2）甲組同學(xué)將電流表與小燈泡串聯(lián)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡立即發(fā)光，并且電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)，請你說出發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是：
a．“燈泡立即發(fā)光”：

開關(guān)沒有斷開

b．“電流表指針向左偏轉(zhuǎn)”：

電流表的正負(fù)接線柱接反了

（3）乙組同學(xué)連好電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，經(jīng)分析，同學(xué)們猜想可能有以下原因，請根據(jù)猜想，在下表中寫出對應(yīng)的電壓表或電流表的示數(shù)情況：

猜想	電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)
燈泡開路	3V
燈泡短路		0.06A

（4）丙組同學(xué)實驗過程順利，通過移動滑動變阻器的滑片，分別記錄了小燈泡兩端不同的電壓和對應(yīng)的電流值，然后根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)繪制了小燈泡的I-U關(guān)系圖象，如圖3所示，則小燈泡的額定功率為

0.625

W．
（5）分析丙組同學(xué)繪制的I-U圖象發(fā)現(xiàn)，小燈泡的電流與其兩端的電壓并不是成正比，這是因為

小燈泡的燈絲的電阻隨溫度升高而增大

．

Answer 1

分析：（1）由電路圖可知，電流表和電壓表沒有連接完畢，首先判斷電表的量程，然后按照電流表串聯(lián)使用，電壓表并聯(lián)使用連接即可，連接時注意正負(fù)接線柱的連接．
（2）a、在連接電路的過程中，開關(guān)必須斷開，滑動變阻器的滑片必須移到最大阻值處；
b、電流表正確的連接方式是電流從“+”接線柱流入從“-”接線柱流出，此時它的指針應(yīng)該往右側(cè)偏轉(zhuǎn)；
（3）對于故障問題，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，可能是燈泡斷路或短路．
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．
（4）從I-U關(guān)系的圖象中找出燈泡的實際電壓為2.5V時的電流值，然后利用P=UI計算出功率就是燈的額定功率；
（5燈泡額定電壓是2.5V，燈泡電阻是10Ω，燈泡正常發(fā)光時的電流為0.25A，電壓表壞了，可以調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為0.25A，然后求出燈泡額定功率．）

解答：解：（1）燈泡額定電壓是2.5V，則電壓表選0～3V量程，因為燈絲的電阻約為10Ω，則燈泡正常發(fā)光時的電流為I=

U額

R

=

2.5V

10Ω

=0.25A，故電流表選0～0.6V量程，根據(jù)電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流表與燈泡串聯(lián)，使用電流表的標(biāo)有0.6的接線柱與燈泡左邊接線柱連接，電壓表的標(biāo)有3的接線柱與燈泡的右接線柱連接，如下圖所示：

（2）a．連接完最后一根導(dǎo)線，沒有閉合開關(guān)燈泡就發(fā)光了，說明電路處于通路狀態(tài)，即開關(guān)沒有斷開，是閉合的，這是錯誤的方式，任何電學(xué)實驗在連接電路時，開關(guān)都必須是斷開的；
b．指針向左偏轉(zhuǎn)，說明電流表的正負(fù)接線柱接反了，電流從“-”接線柱流入，從“+”接線柱流出了．
（3）燈泡不亮，若燈泡開路，則電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表示數(shù)等于電源電壓，電流表示數(shù)為零．
若燈泡短路，同時會對電壓表短路，所以電壓表示數(shù)為0，因電路是通路，電流表有示數(shù)．

猜想	電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)
燈泡開路	3V	0
燈泡短路	0	0.06A

（4）從I-U關(guān)系的圖象中可知：燈泡的實際電壓為2.5V時的電流值為0.25A，所以P_額=P_實=UI=2.5V×0.25A=0.625W；（5）當(dāng)燈兩端的電壓增大時，實際功率增大，亮度增加，溫度升高，改變了燈絲的電阻；從而使小燈泡的燈絲的電阻隨溫度升高而增大，所以小燈泡的電流與其兩端的電壓并不是成正比．
故答案為：
（1）如上圖：
（2）a．開關(guān)沒有斷開．b．電流表的正負(fù)接線柱接反了．
（3）0；0；（4）0.625；
（5）小燈泡的燈絲的電阻隨溫度升高而增大．

點評：本題涉及電壓表量程的選擇和電流表的讀數(shù)、滑動變阻器的使用、電功率的計算、U-I圖象，雖綜合性強，但都屬于基礎(chǔ)知識，有一定的難度．
（1）補全實物連接圖時，主要考慮電壓表、電流表：
電壓表量程根據(jù)燈泡的額定電壓或電源電壓最小值來確定，電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端．
根據(jù)燈泡的額定電壓和電阻，或根據(jù)燈泡的額定電壓和額定功率，來判斷電流表的量程，電流表串聯(lián)在電路中．
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；
燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態(tài)，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．