Question

11．在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图中的甲图的实物电路连接完整，要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，连线不得交叉．
（2）小明同学连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表示数为零，则出现故障的原因可能是小灯泡短路．
（3）小明同学排除故障后再次闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）小明同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W，通过图象还发现灯丝的电阻是变化的，这是因为灯丝电阻受温度的影响．
（5）另一小组的小红同学实验时按同一实物电路连接，当她连接好最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并且很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验过程中其中一个操作不当之处：连接电路时开关是闭合的（或闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有处于阻值最大处）．

Answer 1

分析 （1）在测量小灯泡电功率的实验中，电流表、灯泡、滑动变阻器以及开关串联连接，根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值，然后确定电流表的量程，并将电流表与灯泡串联；将滑动变阻器与开关串联，当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，因此将滑动变阻器的右下接线柱连入电路；
（2）灯泡不亮，电流表有明显偏转，电路中无断路，电压表示数为0，则灯泡短路；
（3）根据电压表量程、分度值以及指针的位置读出电压表示数；根据电压表示数与灯泡额定电压的关系，结合串联电路分压的特点判断滑片的移动方向；
（4）从图象上找到额定电压对应的点，读出对应的电流，利用P=UI计算额定功率；灯丝电阻随温度的升高而增大；
（5）连接实物电路时，为保护电路，注意两点：一是开关要断开；二是滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处．

解答 解：
（1）灯泡的额定电流大约为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，因此电流表选择0～0.6A的量程；将电流表的0.6A接线柱与灯泡的左接线柱相连；滑动变阻器的滑片向左移动时，变阻器连入电路的电阻变大，因此将滑动变阻器的右下接线柱连入电路；如下图所示：

（2）小灯泡始终不亮，电流表有示数，说明电路中无断路，而电压表示数为0，则可能是灯泡短路造成；
（3）由图乙可知，电压表量程是0～3V，分度值是0.1V，电压表示数是2.2V，小于灯泡额定电压2.5V，要使灯泡正常发光，需增大灯泡两端的电压，则应减小滑动变阻器两端电压，因此需减小滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑片向B端移动，直到电压表的示数为2.5V为止；
（4）由图象知，当灯两端的电压是2.5V时，对应的电流值为0.2A，额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
通过图象还发现灯丝的电阻是变化的，是因为灯丝电阻受温度的影响；
（5）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，说明在连接电路过程中开关没有断开；发出明亮耀眼的光并很快熄灭，说明电路中的电流太大，把灯丝烧断了，这是由于滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处造成的．
故答案为：（1）如图所示；（2）小灯泡短路；（3）2.2；B；
（4）0.5；灯丝电阻受温度的影响；
（5）连接电路时开关是闭合的（或闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有处于阻值最大处）．

点评 本题通过测量电功率的实验考查实物电路的连接、电路故障的判断、电压表的读数、串联电路的分压作用及额定功率的计算，同时还考查了学生对图象的分析和处理能力．