Question

在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，已知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡的電阻約為10Ω，滑動變阻器上標有“20Ω 1A”字樣．圖1是小向同學沒有連接完的實物電路．
（1）請你用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整．要求：滑動變阻器滑片P向左移動，燈泡變暗；
（2）實驗中，小向同學連接好電路后，閉合開關，移動滑片，發現小燈泡始終不亮，且電壓表有示數，電流表無示數，則故障的原因可能是

 

；
（3）排除故障后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片到圖1中位置，電壓表示數如圖2甲所示，為

 

V．要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向

 

端滑動（選填“左”或“右”）；
（4）當小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖2乙所示，則小燈泡的額定功率是

 

W；
（5）小向根據測量燈泡實際功率的多組實驗數據，作出了I-U圖象，如圖3所示．結果發現圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成正比．小向很納悶，請你幫助他分析原因？

Answer 1

分析：（1）由燈泡的額定電壓和電阻求電流，確定電流表的量程．
電流表與燈泡串聯，注意電流表的正負接線柱．
滑片向左移，燈泡變暗，電流變小，總電阻變大，滑動變阻器連入電路電阻變大．
（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，電壓表串聯在電路中，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，電流表示數增大，電壓表測量導線電壓，示數為0．
燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數．
（3）電壓表讀數：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
燈泡電壓增大，燈泡電流增大，總電阻減小，滑動變阻器連入電路電阻減小．
（4）知道電壓和電流，根據P=UI計算功率．
（5）由圖象知

U

I

的比值是變化的．說明燈絲電阻變化，從電阻大小的影響分析．

解答：解：（1）電路最大電流為：I=

U

R

=

2.5V

10Ω

=0.25A＜0.6A．電流表選擇0～0.6A量程，電流表與燈泡串聯，電流從電流表正接線柱流入，從負接線柱流出．
滑片左移，燈泡變暗，電路電流變小，總電阻變大，滑動變阻器連入電路的電阻變大．滑動變阻器選擇右下端接線柱，滑動變阻器串聯在電路中，如圖．

（2）燈泡不亮，電流表無示數，電路斷路，電壓表有示數，電壓表與電源接通，燈泡斷路．
（3）電壓表使用的0～3V量程，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為2.2V．
燈泡正常發光，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，電流增大，滑動變阻器連入電路的電阻減小．
滑動變阻器接右半段，滑片右移．
（4）電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.24A．
P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（5）實驗過程中，燈絲的長度、橫截面積、材料不變，燈絲電壓增大，電流增大，燈絲溫度升高，電阻增大，

U

I

的比值變化，電流跟電壓不成正比，I-U的圖線不是直線．
故答案為：（1）如圖；（2）燈泡斷路；（3）2.2；右；（4）0.6；（5）燈絲的阻值隨溫度升高而增大．

點評：通過本題考查了實物圖連接、電流表量程的選擇、連接方式、故障分析、電壓表和電流表讀數、功率計算、滑片向哪邊移動能達到實驗目的．物理和數學結合起來，涉及到的知識多，綜合性強，給解題帶來了難度．