Question

11．在测量额定电压为 2.5V 的小灯泡额定功率的实验中，如图甲所示．
（1）用笔画线代替导线，将图甲实物电路补充完整，要求：滑片 P 向左移动时，灯泡变亮；
（2）正确连接好实物电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数等于电源电压，其故障原因可能为灯泡断路；
（3）排除故障后，滑片 P 移至某一位置时，电压表示数如图乙所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P 向A（选填“A”、“B”）端移动，使电压表示数为 2.5V；
（4）移动滑片 P，记下多组对应的电压、电流表示数，绘制成如图丙所示的 I-U 关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率为0.625W，观察图丙所示的 I-U 图象不是直线的原因是灯丝的电阻随温度的变化而变化；
（5）整理器材时发现滑动变阻器的 PA 部分比 PC 部分热，原因是滑动变阻器的PA部分和PC部分串联，电流和通电时间相等，PA部分比PC部分的电阻大，根据焦耳定律产生的热量较多．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表的量程；将电压表并联在灯的两端；由图丙确定电流表的量程，变阻器接线柱按要求连入电路中；
（2）闭合开关后，灯泡不亮，电流表指针几乎不动，可能某处发生了断路；电压表有示数且接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外不存在断路，综上可知，可能是与电压表并联的灯泡断路了；
（3）确定电压表的量程和分度值，读出电压值；比较电压表数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律和分压原理判断滑片的移动方向；
（4）从图象中确定额定电压及对应的电流值，根据公式P=UI计算出额定功率；由欧姆定律结合灯的电阻随温度的升高而增大作答；
（5）根据焦耳定律结合串联电路电流及电阻的关系进行判断．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表应选择0～3V的量程，将电压表并联在灯泡的两端，由图丙知，电流表选用小量程，因要求滑片 P 向左移动时，灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，所以滑片以左电阻丝连入电路中，如下图所示：

（2）经分析，正确连接好实物电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数等于电源电压，其故障原因可能为灯泡断路；
（3）由图乙知，电压表量程应选择0～3V，分度值为0.1V，所以电压表示数为2.2V，低于额定电压，应增大灯的电压减小变阻器分得的电压，根据欧姆定律，应减小滑动变阻器连入电路中的阻值，滑动变阻器滑片应向A端移动，使电压表的示数等于2.5V；
（4）由图象知，当电压为2.5V时，电流表示数为0.25A，所以灯的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；因灯丝的电阻随温度的升高而增大，根据欧姆定律R=$\frac{U}{I}$，灯丝的电阻不是一个定值，所以I-U图象不是直线；
（5）PA电阻丝部分和PC金属杆部分串联，根据Q=I²Rt，两部分的电流相同，通电时间相同，但由于PA电阻丝部分的电阻远大于PC金属杆部分的电阻，所以PA部分产生的热量多，比较热．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）灯泡断路；
（3）A；
（4）0.625；灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（5）滑动变阻器的电阻丝PA 部分和 金属杆PC 部分串联，电流和通电时间相等，PA 部分比 PC 部分的电阻大，根据焦耳定律产生的热 量较多．

点评 本题 测量额定电压为 2.5V 的小灯泡额定功率，考查电路的连接、故障的分析、操作的过程、影响电阻大小的因素、焦耳定律的应用等知识，综合性较强．