Question

【題目】小明要測定標有“3.8V”小燈泡正常發光時的電阻，選擇一些器材連接了如圖甲所示電路．

（1）同組的小芳發現小明所選的器材不能完成此實驗，其原因是 ． 并且電路連接也有錯誤，如果此時閉合開關，小燈泡（選填“發光”或“不發光”），電壓表（選填“有示數”或“無示數”）．請你在接錯的那根導線上打“×”，并另畫一根導線，使電路連接正確 ．
（2）小明重新選擇合理器材，將電路改接正確后，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡正確發光，此時電流表示數如圖乙所示，則小燈泡正常發光時的電阻是Ω．

（3）小明還測量了小燈泡在不同電壓下的電流，并根據所測得數據繪制了小燈泡的I﹣U圖象，如圖丙所示，根據圖象可知電流與電壓并不成正比，原因是燈絲的電阻隨溫度升高而 ． 在這個圖象中，橫軸應該表示的是（選填“電壓”或“電流”）

（4）上述實驗結束后，小明又設計了如圖丁所示的電路，只用電壓表來測量額定電壓為2.5的小燈泡的額定功率．已知滑動變阻器R的最大阻值為15Ω，電源電壓恒定，其測量過程如下：

①閉合開關S、S2 ， 斷開S1 ， 將滑動變阻器的滑片移到最上端，電壓表示數為4.5V．
②（填三個開關閉合與斷開情況），移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為V，這時小燈泡正常發光．
③閉合開關S、S2 ， 斷開S1 ， 保持滑動變阻器滑片的位置不變，電壓表示數為3V．
④小燈泡的額定功率P額=W．

Answer 1

【答案】
（1）電源電壓低于燈泡的額定電壓；不發光；有示數；
（2）10
（3）增大；電流
（4）閉合S、S1 ， 斷開S2；2；0.5
【解析】解：（1）電源電壓為3V，小于燈的額定電壓，故選的器材不能完成此實驗；原電路中，電壓表串聯在電路中，電路中幾乎沒有電路，電流表將變阻器與燈短路了，此時閉合開關小燈泡不發光，電壓表與電源連通，電壓表有示數；
電流表應串聯在電路中，電壓表與燈并聯，如下左圖所示：
；（2）此時電流表示數如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.023A，則小燈泡正常發光時的電阻是：
R= =10Ω；（3）并根據所測得數據繪制了小燈泡的I﹣U圖象，如圖丙所示，根據圖象可知電流與電壓并不成正比，原因是燈絲的電阻隨溫度升高而增大．根據歐姆定律的變形公式：R= ，因燈絲的電阻隨溫度升高而增大，故電壓的增加量應大于電流的增加量，如上左圖所示，在這個圖象中，橫軸應該表示的是電流；（4）根據上面的分析，具體步驟：①閉合開關S、S2 ， 斷開S1 ， 將滑動變阻器的滑片移到最上端，電壓表示數為4.5V；②閉合S、S1 ， 斷開S2 ， 移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為2V，這時小燈泡正常發光；③閉合開關S、S2 ， 斷開S1 ， 保持滑動變阻器滑片的位置不變，電壓表示數為3V．在①中，電源電壓為U=4.5V，在②中，燈與滑片以下電阻絲R滑下的電阻串聯，電壓表測其電壓，當電壓表示數為2V，根據串聯電路電壓的規律，燈的電壓：
UL=U﹣U滑下=4.5V﹣2V=2.5V，燈正常發光；
在③中，電路中只有變阻器，根據串聯電路電壓的規律，滑片以上電阻絲的電壓為：
U﹣3V=4.5V﹣3V=1.5V，根據分壓原理，R滑上：R滑下=1：2，因變阻器的總電阻為15Ω，故R滑下=10Ω，由歐姆定律和串聯電路電流的規律，通過變阻器的電流即燈的額定電流：
IL= =0.2A，④小燈泡的額定功率P額=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W．
所以答案是：（1）電源電壓低于燈泡的額定電壓；不發光；有示數；如上所示；（2）10；（3）增大；電流；（4）②閉合S、S1 ， 斷開S2；④0.5．