Question

小名同学利用电压表、电流表测量小灯泡电功率的实验，已知电源电压3V，灯泡上标有“2.5V”的字样．
（1）小名连接了如图1所示的实验电路，检查后发现有一根导线连接有错误．请你在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的连线．
（2）电路改正后，闭合开关，小名发现灯泡不亮，电流表无示数，而电压表示数接近3V，取下灯泡，两表的示数仍不变．出现故障的原因可能是______．
（3）故障排除后，开始进行实验，小名根据测出的数据，在图27中画出了小灯泡I-U关系的图象．由图1可以判断，小灯泡的额定功率为______W．
（4）根据图1还可以判断，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐______，原因是______．
（5）若小名另选用电压为6V的稳压电源，测量标有“3.4V”字样小灯泡的电功率．假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，仍利用现有的器材完成实验，请在方框中设计出符合要求的实验电路图．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据测量小灯泡电功率的实验原理可知，电压表与灯泡并联测其两端的电压，电流表与灯泡串联测通过的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率，据此进行解答．
（2）电流表无示数，说明电路断路，电压表示数接近3V，说明与其两接线连接的部分是通路；取下灯泡，两表的示数仍不变说明和电压表并联的部分断路．
（3）根据图象读出额定电压下灯泡的额定电流，根据P=UI求出额定功率．
（4）由图象可知电压的变化量大于电流的变化量，根据欧姆定律和可知灯泡的电阻随电功率即温度的升高而变大．
（5）电源电压为6V，根据串联电路电压特点，当灯泡电压为3.4V，滑动变阻器的电压为2.6V＜3V，可以利用0～3V量程测量滑动变阻器的电压．
解答：解：（1）根据测量小灯泡电功率的实验原理可知，电压表应并联在灯泡的两端，故改正如下图所示：

（2）电流表无示数，说明电路断路，电压表示数接近3V，说明与其两接线连接的部分是通路；取下灯泡，两表的示数仍不变说明和电压表并联的部分断路，即灯泡断路（或灯丝断了 ）；
（3）由图象可知，灯泡两端的电压U=2.5V，对应的电流I=0.2A，
所以灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）由图象知，电压的变化量大于电流的变化量，
根据P=UI可知灯泡的电功率变大，温度升高，
根据欧姆定律可知，灯泡的电阻随温度的升高而变大；
（5）当灯泡正常发光时，即要使灯泡电压为3.4V，则滑动变阻器两端电压为6V-3.4V=2.6V＜3V，
所以把电压表并联在滑动变阻器的两端，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.6V时，即可进行实验．
电路图如下图所示：

故答案为：（1）如上图所示；（2）灯泡断路（或灯丝断了）；（3）0.5；（4）增大；电路中电流增大，灯丝温度升高，灯丝电阻增大；（5）设计的电路图如上图所示．
点评：本题考查了电压表的使用、电路图的设计、故障问题分析、电阻与温度的关系等．这些知识点是伏安法测功率中最常见的内容，一定要掌握．