Question

7．在测量“小灯泡电阻”实验中，电源是两节干电池串联，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为8Ω．
（1）请将如图中的实验电路连接完整．
（2）将滑动变阻器的滑片滑到A端（选填A或B），闭合开关，灯泡不发光，电压表与电流表的示数为以下四种之一，其中C项表示电路正常，无故障．
A．两表示数都为零
B．电压表示数为3V，电流表为零
C．电压表电流表都有较小示数
D．电压表为零，电流表不为零
（3）某次测量中电流表示数为0.2A，为测得额定电压下的灯丝电阻，滑动变阻器滑片P应向右端移动（填“左”或“右”）．
（4）小伟测得了灯丝在三种不同电压下的阻值，然后求出它们的平均值当作灯丝的电阻，他的这种做法是错误的，理由是灯丝的电阻随温度的升高而增大，在不同电压下的电阻不同，求电阻的平均值没有意义．
（5）根据本实验的得出的规律，可以解释：灯泡烧坏的现象常常发生在闭合开关的一瞬间的原因是开关闭合时，灯丝温度较低，电阻点小，电流较大，灯泡的实际功率大于额定功率．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，把电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，连接电路时，注意滑动变阻器接法，要接一上一下两个接线柱．
（2）刚闭合开关时，电路电阻较大，电路电流较小，灯泡实际功率较小，不足以引起灯泡发光，灯泡虽然不发光，但电路是正常的．
（3）根据灯泡的额定电压2.5V，灯泡正常发光时的电阻约为8Ω，由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，根据该电流与0.2A的大小关系，判断滑片的移动方向．
（4）灯泡电阻随温度的变化而变化，在不同电压下，灯泡电阻不同，求不同电压下灯泡电阻的平均值，没有意义．
（5）根据温度对电阻的影响，从开灯时灯泡电阻、电流大小角度分析原因．

解答 解：（1）灯泡额定电压是2.5V，电压表选0～3V量程；
灯泡正常发光时的电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，电流表选0～0.6A量程；
电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示：

（2）由图知，滑动变阻器的下面接了右边的B接线柱，在闭合开关前，应将滑片移至A端使其阻值最大；
A、闭合开关时，两表示数都为零，则电路中没有电流，电路存在断路，电路不正常；
B、电压表示数为3V，电流表为零，说明到电灯泡断路，电压表接在电源两端，测电源电压，电路不正常；
C、闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，电路电阻较大，电路电流较小，灯泡两端电压较小，电压表电流表都有较小示数，灯泡实际功率太小，不足以引起灯泡发光，灯泡不亮，电路是正常的；
D、电压表为零，电流表不为零，可能是灯泡短路或电压表损坏或电压表接触不良，电路不正常；
由上分析知，C表示电路正常，无故障．
（3）灯泡正常发光时的电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A＞0.2A，电路电流小于灯泡正常发光时的电流，要使灯泡正常发光，由电路图知，应向右端移动滑动变阻器滑片，增大电路电流．
（4）灯泡电阻随温度的变化而变化，在不同电压下，灯泡电阻不同，求不同电压下灯泡电阻的平均值，没有意义，所以小伟测得了灯丝在三种不同电压下的阻值，然后求出它们的平均值当作灯丝的电阻的做法是错误的．
（5）灯丝电阻随温度的变化而变化，温度越低灯丝电阻越小，开关闭合的一瞬间，灯泡温度低，灯丝电阻小，电源电压U一定，由欧姆定律知，此时电路电流I较大，灯泡实际功率P=UI较大，远大于灯泡的额定功率，由于开灯时流过灯泡的电流与灯泡实际功率过大，所以灯容易烧坏．
故答案为：（1）见上图；（2）A；C；（3）右；（4）灯丝的电阻随温度的升高而增大，在不同电压下的电阻不同，求电阻的平均值没有意义；（5）开关闭合时，灯丝温度较低，电阻点小，电流较大，灯泡的实际功率大于额定功率．

点评 本题考查了连接电路图、电路故障分析、实验的注意事项、影响灯泡电阻的因素及其应用，难度不大，是一道中档题；最后一问对我们现实生活具有重要意义，平时不要频繁开关灯，避免损坏灯泡．