Question

在“测定小灯泡的电功率”的实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样．图1是小向同学没有连接完的实物电路．
（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．要求：滑动变阻器滑片P向左移动，灯泡变暗；
（2）实验中，小向同学连接好电路后，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，且电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是

 

；
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到图1中位置，电压表示数如图2甲所示，为

 

V．要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向

 

端滑动（选填“左”或“右”）；
（4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图2乙所示，则小灯泡的额定功率是

 

W；
（5）小向根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了I-U图象，如图3所示．结果发现图线不是直线，这表明灯泡的电流与电压不成正比．小向很纳闷，请你帮助他分析原因？

Answer 1

分析：（1）由灯泡的额定电压和电阻求电流，确定电流表的量程．
电流表与灯泡串联，注意电流表的正负接线柱．
滑片向左移，灯泡变暗，电流变小，总电阻变大，滑动变阻器连入电路电阻变大．
（2）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．
（3）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．
灯泡电压增大，灯泡电流增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电路电阻减小．
（4）知道电压和电流，根据P=UI计算功率．
（5）由图象知

U

I

的比值是变化的．说明灯丝电阻变化，从电阻大小的影响分析．

解答：解：（1）电路最大电流为：I=

U

R

=

2.5V

10Ω

=0.25A＜0.6A．电流表选择0～0.6A量程，电流表与灯泡串联，电流从电流表正接线柱流入，从负接线柱流出．
滑片左移，灯泡变暗，电路电流变小，总电阻变大，滑动变阻器连入电路的电阻变大．滑动变阻器选择右下端接线柱，滑动变阻器串联在电路中，如图．

（2）灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，电压表有示数，电压表与电源接通，灯泡断路．
（3）电压表使用的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．
灯泡正常发光，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，电流增大，滑动变阻器连入电路的电阻减小．
滑动变阻器接右半段，滑片右移．
（4）电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.24A．
P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（5）实验过程中，灯丝的长度、横截面积、材料不变，灯丝电压增大，电流增大，灯丝温度升高，电阻增大，

U

I

的比值变化，电流跟电压不成正比，I-U的图线不是直线．
故答案为：（1）如图；（2）灯泡断路；（3）2.2；右；（4）0.6；（5）灯丝的阻值随温度升高而增大．

点评：通过本题考查了实物图连接、电流表量程的选择、连接方式、故障分析、电压表和电流表读数、功率计算、滑片向哪边移动能达到实验目的．物理和数学结合起来，涉及到的知识多，综合性强，给解题带来了难度．