Question

8．在测定“小灯泡额定电功率”的实验中，小红所在的实验小组用的电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω，所用滑动变阻器R（20Ω   1A）．他们所设计的实物电路如图甲所示．

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路甲补充完整．（导线不能交叉）
（2）小红同学闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示为2V；若她想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向右（选填“左”或“右”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）小红同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（4）若闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，分析故障的原因是灯泡断路．
（5）利用所测数据计算小灯泡正常发光时灯丝的电阻为12.5Ω，在多次测量中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比增大（选填“增大”、“减小”或“不变”），造成这一现象的原因是灯丝的电阻随温度的升高而变大．

Answer 1

分析 （1）由小灯泡额定电压确定电压表选用的量程与灯并联；
（2）灯在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；
（3）灯在额定电压下正常发光，根据图丙额定电压下的电流由P=UI求灯的额定功率，；
（4）若电流表无示数，灯不亮，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了；
（5）由（3）中的数据，根据欧姆定律求灯正常发光时的电阻；因通过灯丝的电流随灯电压增大而变化，根据P=UI判断灯的功率变化，根据灯丝的电阻随温度的升高而变大，结合欧姆定律分析回答．

解答 解：（1）小灯泡额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，如下所示：

（2）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；
（3）小红同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，由图知，灯的额定电压下的电流为0.2A，小灯泡的额定功率是：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）经分析，若闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，分析故障的原因是：灯泡断路；
（5）利用（3）中的数据，计算小灯泡正常发光时灯丝的电阻为：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
因通过灯丝的电流随灯电压增大而变化，根据P=UI灯的功率变大，灯丝温度升高，灯的电阻变大，因电压表与电流表的示数之比即为灯的电阻，故当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比增大．
故答案为：（1）如上所示；（2）2；右；（3）0.5；（4）灯泡断路；（5）12.5；增大；灯丝的电阻随温度的升高而变大．

点评 本题测定小灯泡额定电功率，考查电路的连接、操作过程、额定功率、电阻的计算、故障的分析及影响电阻大小的因素．