Question

如图是“测量小灯泡的电功率”实验电路图，图17是即将连接完成的实验电路，其中电源为两节新的干电池，灯泡的额定电压为2.5V，灯泡正常发光时，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“50Ω 1A”的字样．
（1）据电路图1，用笔画线代替导线，将实物图未完成部分连接好．
（2）甲组同学将电流表与小灯泡串联后，发现小灯泡立即发光，并且电流表的指针向左偏转，请你说出发生这种现象的原因是：
a．“灯泡立即发光”：________
b．“电流表指针向左偏转”：________
（3）乙组同学连好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，经分析，同学们猜想可能有以下原因，请根据猜想，在下表中写出对应的电压表或电流表的示数情况：

猜想	电压表示数	电流表示数
灯泡开路	3V
灯泡短路		0.06A

（4）丙组同学实验过程顺利，通过移动滑动变阻器的滑片，分别记录了小灯泡两端不同的电压和对应的电流值，然后根据实验记录的数据绘制了小灯泡的I-U关系图象，如图3所示，则小灯泡的额定功率为________W．
（5）分析丙组同学绘制的I-U图象发现，小灯泡的电流与其两端的电压并不是成正比，这是因为________．

Answer 1

解：（1）灯泡额定电压是2.5V，则电压表选0～3V量程，因为灯丝的电阻约为10Ω，则灯泡正常发光时的电流为I===0.25A，故电流表选0～0.6V量程，根据电压表并联在灯泡两端，电流表与灯泡串联，使用电流表的标有0.6的接线柱与灯泡左边接线柱连接，电压表的标有3的接线柱与灯泡的右接线柱连接，如下图所示：

（2）a．连接完最后一根导线，没有闭合开关灯泡就发光了，说明电路处于通路状态，即开关没有断开，是闭合的，这是错误的方式，任何电学实验在连接电路时，开关都必须是断开的；
b．指针向左偏转，说明电流表的正负接线柱接反了，电流从“-”接线柱流入，从“+”接线柱流出了．
（3）灯泡不亮，若灯泡开路，则电压表串联在电路中，电压表示数等于电源电压，电流表示数为零．
若灯泡短路，同时会对电压表短路，所以电压表示数为0，因电路是通路，电流表有示数．

猜想	电压表示数	电流表示数
灯泡开路	3V	0
灯泡短路	0	0.06A

（4）从I-U关系的图象中可知：灯泡的实际电压为2.5V时的电流值为0.25A，所以P_额=P_实=UI=2.5V×0.25A=0.625W；（5）当灯两端的电压增大时，实际功率增大，亮度增加，温度升高，改变了灯丝的电阻；从而使小灯泡的灯丝的电阻随温度升高而增大，所以小灯泡的电流与其两端的电压并不是成正比．
故答案为：
（1）如上图：
（2）a．开关没有断开．b．电流表的正负接线柱接反了．
（3）0；0；（4）0.625；
（5）小灯泡的灯丝的电阻随温度升高而增大．
分析：（1）由电路图可知，电流表和电压表没有连接完毕，首先判断电表的量程，然后按照电流表串联使用，电压表并联使用连接即可，连接时注意正负接线柱的连接．
（2）a、在连接电路的过程中，开关必须断开，滑动变阻器的滑片必须移到最大阻值处；
b、电流表正确的连接方式是电流从“+”接线柱流入从“-”接线柱流出，此时它的指针应该往右侧偏转；
（3）对于故障问题，在连接好电路，刚刚闭合开关时，灯泡不亮，可能是电流太小，可能是灯泡断路或短路．
先通过移动滑动变阻器滑片判断是通路还是故障，再由电流表示数判断是短路还是断路，再由电压表判断故障的具体位置．
（4）从I-U关系的图象中找出灯泡的实际电压为2.5V时的电流值，然后利用P=UI计算出功率就是灯的额定功率；
（5灯泡额定电压是2.5V，灯泡电阻是10Ω，灯泡正常发光时的电流为0.25A，电压表坏了，可以调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为0.25A，然后求出灯泡额定功率．）
点评：本题涉及电压表量程的选择和电流表的读数、滑动变阻器的使用、电功率的计算、U-I图象，虽综合性强，但都属于基础知识，有一定的难度．
（1）补全实物连接图时，主要考虑电压表、电流表：
电压表量程根据灯泡的额定电压或电源电压最小值来确定，电压表并联在灯泡的两端．
根据灯泡的额定电压和电阻，或根据灯泡的额定电压和额定功率，来判断电流表的量程，电流表串联在电路中．
（2）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压；
灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．
灯泡以外的地方断路，整个电路都处于断开状态，灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数．