Question

5．在學習了用電流表和電壓表測量電阻和電功率的探究實驗后，小明決定用伏安法，探究額定電壓為2.5V的小燈泡的電功率和電阻．

①小明設計的電路圖如圖所示，請幫他在圖中○內正確填上電流表和電壓表符號．
②小明連接了如圖的探究電路，他想要使滑動變阻器滑片P向右移動時，電流表示數(shù)增大，請用筆畫線代替導線幫他將滑動變阻器和電壓表正確連入電路．
③當小明要閉合開關前，應首先將變阻器的滑片滑到最大值處．
④小明閉合開關后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為3V，電流表示數(shù)為0，分析這種現(xiàn)象，可以得出該電路的故障A．
A．小燈泡開路     B．小燈泡短路     C．電流表開路
⑤小明排除故障后，逐漸移動滑動變阻器的滑片P到不同位置，記錄下每一位置對應的電流和電壓，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪出了小燈泡的電流隨電壓變化的圖象，如圖3所示，分析圖象可知，小燈泡的額定功率是1.5W，滑片P在某一位置時，電流表的示數(shù)如圖4所示，此位置時小燈泡的實際功率為0.1W．
⑥仔細分析圖象，當電壓為0.5V，小燈泡的電阻為2.5Ω；當小燈泡正常發(fā)光時的電阻為4.2Ω．造成這種結構的原因是C．
A．測量誤差   B．測量錯誤  C．燈絲電阻受燈絲溫度影響

Answer 1

分析 ①根據(jù)電流表是串聯(lián)使用，電壓表是并聯(lián)使用分析；
②實驗中變阻器應串聯(lián)在電路中，根據(jù)滑片P向右移動時，電流表示數(shù)增大確定其接線柱，電壓表應與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡額定電壓確定量程；
③閉合開關前，應首先將變阻器的滑片滑到最大值處；
④電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連；
⑤由圖3圖象找出燈泡額定電壓所對應的電流，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率；讀出滑片P在某一位置時，電流表的示數(shù)，由圖象可讀出此時燈泡兩端電壓，從而計算實際功率；
⑥計算正常發(fā)光時的電阻，從溫度對電阻的影響分析原因．

解答 解：①實驗中電流表應與燈泡串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，如下圖所示：
；
②實驗中變阻器應串聯(lián)在電路中，滑動變阻器滑片P向右移動時，電流表示數(shù)增大，即變阻器連入阻值變小，所以應將B接線柱連入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，因為燈泡額定電壓2.5V，所以電壓表使用說明-3V量程．如圖所示：
；
③為了保護電路安全，閉合開關前，應首先將變阻器的滑片滑到最大值處；
④閉合開關后，燈不亮，電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；由圖電源由兩節(jié)干電池組成，電源電壓為3V，電壓表示數(shù)等于電源電壓，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為小燈泡斷路．故選A；
⑤由圖3可知，燈泡額定電壓U=2.5V對應的電流I=0.6A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.6A=1.5W；
由圖2電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示數(shù)為0.2A，由圖象可知此時燈泡兩端電壓為0.5V，所以燈泡實際功率：P_實=U_實I_實=0.5V×0.2A=0.1W；
⑥由I=$\frac{U}{R}$可知：
燈泡正常發(fā)光時電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.6A}$≈4.2Ω，比電壓0.5V時的電阻大．是因為燈泡實際功率P=UI隨電壓增大而增大，燈泡溫度升高，是因為燈泡電阻隨燈泡溫度升高而增大．
故答案為：
①見上圖；②見上圖；③將變阻器的滑片滑到最大值處；④A；⑤1.5；0.1；⑥4.2；C．

點評 本題考查了電表的使用讀數(shù)、實物圖的連接、電路故障分析、求燈泡電功率、影響燈泡電阻的因素等問題，是實驗的常考問題，應熟練掌握；分析清楚U-I圖象從中獲取有用信息是關鍵．