Question

20．如图，在“测量小灯泡的功率”实验中，小灯泡的额定电压是2.5伏．

（1）请你用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整．
（2）小梦在接完最后一根导线时，小灯泡立即发光，请你分析产生这一现象的原因是连接电路时开关未断开．
（3）排除故障后，继续试验，如图乙是小灯泡正常发光时的电流，灯泡的额定功率为1.25W．聪明的小梦顺便又算出了灯泡正常工作时的电阻R_L=5Ω．
（4）大梦和小梦按照老师的要求，设计了如下在缺少电流表时粗略测量小灯泡电阻的方案：
大梦：用如图丙所示电路（滑动变阻器最大阻值已知），闭合开关，分别读出滑片在A、B两端时电压的示数，然后计算出小灯泡的电阻．
小梦：把一个电压表分别接在小灯泡和阻值已知的定值电阻两端如图丁所示，闭合开关，读出电压表的示数，然后计算出小灯泡的电阻．
你认为小梦设计的方案好，理由是定值电阻阻值恒定，误差小．
（5）完成上述实验后，小梦想直接利用图甲这个电路探究电流与电压的关系，大梦告诉她必须将其中的小灯泡更换成定值电阻，并告诉她更换的原因灯丝电阻会随温度升高而增大，实验中不能保持电阻不变．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）连接好最后一根导线还没闭合开关灯泡就发光，说明开关在连接电路之前是闭合的；
（3）额定电压下灯泡正常发光，由电路图可知，电流表的量程，根据分度值读出其大小，由P=UI计算灯泡的额定功率，根据欧姆定律求出此时灯丝的电阻；
（4）根据灯丝的电阻随温度的变化而变化的特点进行分析；
（5）探究电流与电压的关系的关系时，需控制电阻一定，但小灯泡的电阻随温度的变化而变化，据此分析．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联，注意电流从正接线柱流入负接线柱流出；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，如图所示：

（2）连好电路，没闭合开关灯泡就发光，说明开关之前是闭合的，这是错误操作，为保护电路连接电路时开关应断开；
（3）灯泡正常发光时的电压U=2.5V，由电路图可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以小灯泡正常发光时的电流为0.5A；
所以灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.5A=1.25W；
此时灯丝的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（4）滑片在A、B两端时，电路中的电流不同，灯丝的温度不同，会使灯泡的电阻不同，所以根据大梦的方法测量的灯泡的电阻不准确；把一个电压表分别接在小灯泡和阻值已知的定值电阻两端，可根据定值电阻两端的电压和定值电阻的阻值求出电流，根据串联电路的电流关系可知灯泡的电流，从而能够根据公式R=$\frac{U}{I}$计算出灯泡的电阻，小梦的方法较好一些．
（5）因为灯丝的电阻随温度的变化而改变，当灯泡两端的电压发生变化时，灯泡的功率发生变化，灯丝的温度就发生变化，而在探究电流与电压的关系的关系时，需控制电阻不变，
所以必须将其中的小灯泡更换成定值电阻．
故答案为：（1）见上图；
（2）连接电路时开关未断开；
（3）1.25；5Ω；（4）小梦；定值电阻阻值恒定，误差小；
（5）定值电阻；灯丝电阻会随温度升高而增大，实验中不能保持电阻不变．

点评 本题考查了电压表量程的选择和连接、滑动变阻器的连接、电流表的读数以及欧姆定律的应用以及控制变量法的使用，关键会根据实验电路图和实验步骤评估实验方案的优劣．