Question

5．小明在测定小灯泡电功率的实验中，选用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．
（1）连接电路时开关应断开，电流表的量程应选 0--0.6 A．

（2）用笔画线代替导线，连接完整如图a所示的实物电路．
（3）闭合开关前，图中滑动变阻器的滑片P应位于A （选填“A”或“B”）端．
（4）闭合开关，移动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数、电流表无示数，原因可能是小灯泡灯泡断路 （选填“短路”或“断路”）．
（5）排除故障后，闭合开关、移动滑片P至电压表的示数如图b所示，其读数为2.2 V；要获得小灯泡额定功率的数据，滑片P应向B （选填“A”或“B”）移动．
（6）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制得如图c所示的I-U图象．由图象可知，小灯泡两端电压是1.5V时，其电阻是10Ω，额定功率是0.5 W．
（7）小灯泡的电阻是变化的，若在每次调节中，滑动变阻器接入电阻的阻值减小了△R₁，小灯泡的阻值变化了△R₂，则△R₁＞△R₂（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
（8）最后，小明还想利用这个电路探究“电流和电压的关系”你认为他不能（选填“能”或“不能”）得到正确结论．

Answer 1

分析 （1）连接电路时，开关应处于断开状态．
由灯泡的电压和电阻计算电流，确定电流表的量程．
（2）电流表与灯泡串联测灯泡电流，注意正负接线柱．
（3）闭合开关前，滑片处于最大阻值处．
（4）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．
（5）电压表读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．
电压表测灯泡两端的电压，灯泡电压增大时，电路电流增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电路的电阻减小．
（6）由图象得到灯泡在1.5V时的电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻，根据P=UI计算功率．
（7）根据电流的变化判断出总电阻的变化，得出电阻变化的大小关系．
（8）探究电压与电流的关系实验，要控制电阻阻值不变，据此分析答题．

解答 解：（1）连接电路时，开关应处于断开状态，防止连接完最后一根导线，电路接通，损坏元件．
灯泡电流大约为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，电流表选择0～0.6A量程．
（2）电流表与灯泡串联测灯泡电流，电流从正接线柱流出，从负接线柱流出，如图．

（3）滑动变阻器接入右半段，滑片处于A端，滑动变阻器连入电路的电阻最大．
（4）灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，电压表有示数，电压表与电源连通，灯泡断路．
（5）电压表选择0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V，
电压表测灯泡电压，要使灯泡在额定电压2.5V时工作，灯泡电压需要从2.2V增大到2.5V，需要增大电路电流，减小滑动变阻器连入电路的电阻，滑片向B端移动．
（6）由图象知，灯泡在1.5V时的电流为0.15A，所以灯泡电阻为：R′=$\frac{U'}{I'}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω．
灯泡在2.5V时的电流为0.2A，所以P=UI″=2.5V×0.2A=0.5W．
（7）滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路中的电流变大，灯泡的亮度变大，灯丝的电阻变大；由于总电压不变，电路中的电流变大，可知电路中的总电阻变小，所以变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值，即△R₁＞△R₂．
（8）探究电流与电压的关系实验，要可知电阻阻值不变，由于灯泡电阻随温度升高而增大，灯泡电阻不是定值，因此不能利用这个电路也可以探究电流与电压的关系．
故答案为：（1）断开；0.6；（2）如图；（3）A；（4）灯泡断路；（5）2.2；B；（6）10；0.5；（7）＞；（8）不能．

点评 （1）补全实物连接图时，主要考虑电压表、电流表、滑动变阻器：电压表量程根据灯泡的额定电压或电源电压来确定，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．滑动变阻器有4个接线柱，选择一上一下接线柱接入电路，使滑动变阻器串联在电路中．
（2）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．
（3）从图象中搜寻已知条件是最近两年的中考热点．