Question

11．在測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，電路已部分連接，如圖甲所示．

（1）連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，電壓表的量程應(yīng)選0～3 V．閉合開關(guān)前，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于A（選填“A”或“B”）端．
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的電壓表接在燈泡兩端．
（3）正確接入電壓表后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)等于電源電壓，其故障可能是燈絲斷路．
（4）排除故障后，移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.75W．
（6）用圖甲電路還可測(cè)量燈泡的電阻，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是8Ω（取整數(shù)）．
（7）你觀察丙圖會(huì)發(fā)現(xiàn)，小燈泡兩端電壓分別為1V、1.5V、2.5V時(shí)，小燈泡燈絲的電阻相同嗎？不相同（填“相同”或“不相同”），造成這種現(xiàn)象的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)．由燈泡的額定電壓，確定電壓表的量程．
（2）圖中還有電壓表沒有接入電路，要從電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱上考慮．
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或短路，
燈泡斷路時(shí)，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(cè)量電源電壓；
燈泡短路時(shí)，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(cè)量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
（4）讀出電壓表示數(shù)為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減�。�
（5）從圖象中查得額定電壓下的額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．
（6）知道燈泡的額定電壓和電流，可以求出燈泡的電阻．
（7）分別計(jì)算小燈泡兩端電壓分別為1V、1.5V、2.5V時(shí)的電阻，然后可知燈絲溫度不同電阻不同，這是因?yàn)闊艚z的電阻與溫度有關(guān)．

解答 解：（1）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開，閉合開關(guān)前滑片P應(yīng)處于連入阻值最大處（A端），燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表要選擇0～3V量程，
（2）電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．如圖．  
 
（3）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路斷路，燈絲斷路時(shí)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓，電壓表示數(shù)等于電源電壓．
（4）電壓表使用0～3V量程，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減小，滑片向B端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（6）知道燈泡額定電壓和電流，還能計(jì)算燈泡電阻．
燈泡正常工作時(shí)電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8Ω．
（7）由圖象可知，當(dāng)U₁=1V，I₁=0.2A，當(dāng)U₂=1.5V時(shí)，I₂=0.25A，當(dāng)U₃=2.5V時(shí)，I₃=0.3A，
則由I=$\frac{U}{R}$可得，R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.5V}{0.25A}$=6V，R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8Ω，
由計(jì)算結(jié)果可知，小燈泡燈絲的電阻不相同；原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
故答案為：（1）如上圖；（2）燈絲斷路；（3）B；2.5；（4）0.75；（5）0.75；（6）8；（7）不相同；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接，電壓表的讀數(shù)，故障問題，功率計(jì)算，從圖象獲取信息的能力，最近兩年從圖象中獲取信息頻頻出現(xiàn)，一定要掌握這種能力．