Question

在測定額定電壓為2.5V的小燈泡的（電阻大約為10Ω左右）額定功率實驗時，小明連接了如圖1所示的電路．其中電源電壓約為6V．
（1）請用筆畫線將圖1中的電路連接完整；
（2）實驗室有兩種規(guī)格的滑動變阻器，分別標有“10Ω  1A”、“20Ω  1A”字樣，該實驗選擇規(guī)格為

“20Ω 1A”

的滑動變阻器才合適．
（3）在連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑片應(yīng)移到

B

（選填“A”或“B”）端，閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，但電壓表的示數(shù)接近6V，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，那么電路故障的原因可能是

燈泡斷路

．
（4）若實驗中發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，要使小燈泡正常發(fā)光，則應(yīng)將滑片P向

A

端移動．（選填“A”或“B”）
（5）小明調(diào)節(jié)了滑片P的位置，使電壓表的示數(shù)為2，%V，這時電流表的指針如圖2所示，其示數(shù)為

0.3

A，則該燈泡的額定功率是

0.75

W
（6）小明還通過調(diào)節(jié)滑片P，測量得到多組實驗數(shù)據(jù)，作出小燈泡的I-U圖象如圖3所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖象不是直線，小明很納悶，請你幫助他分析原因．

Answer 1

分析：（1）由燈泡的額定電壓和電阻，計算電流確定電流表的量程，電流表和燈泡串聯(lián)，注意正負接線柱；滑動變阻器選擇“一上一下”的接法．
（2）實驗選擇滑動變阻器規(guī)格時，滑動變阻器允許通過的最大電流大于電路的最大電流，滑動變阻器的最大電阻稍大于電路中需要的滑動變阻器的電阻．
（3）為保護電路，閉合開關(guān)之前，滑動變阻器的滑片要位于最大阻值處；
閉合開關(guān)，燈泡不亮，故障是斷路或短路，具體原因由電流表或電壓表指針偏轉(zhuǎn)情況確定．
（4）要增大燈泡的電壓，需要增大電路電流，減小電路總電阻，減小滑動變阻器連入電路的電阻．
（5）讀取電流表示數(shù)時，首先要明確電流表選擇的量程和對應(yīng)的分度值，讀數(shù)時視線與指針所對刻線相垂直；已知燈泡額定電壓和正常發(fā)光的電流，利用公式P=UI得到額定功率．
（6）燈泡燈絲的電阻會隨溫度的增大而增加，而燈泡亮度大時，此時的溫度也會升高，其電阻會增大．

解答：解：
（1）已知燈泡額定電壓為2.5V，所以電壓表選擇0～3V量程與燈泡并聯(lián)；
電路電流約為：I=

U

R

=

2.5V

10Ω

=0.25A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程，電流從正接線柱流入，從負接線柱流出；
滑動變阻器已經(jīng)確定連接左下角的接線柱，上方可選擇任一接線柱．實物連接如下：

（2）電路電流約為0.25A＜1A，滑動變阻器從電流上分析都合適．
燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器的電壓為：U'=U_總-U=6V-2.5V=3.5V，
電路需要的滑動變阻器的電阻為：R'=

U′

I

=

3.5V

0.25A

=14Ω，所以選擇“20Ω  1A”的滑動變阻器．
（3）在連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑片應(yīng)移到距離左下角接線柱最遠處，也就是在B端；
閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，說明電路電流非常小；電壓表示數(shù)接近電源電壓，為6V，說明電壓表測量的是電源電壓，所以故障為燈泡斷路．
（4）電壓表測燈泡的電壓，要使燈泡兩端的電壓由2V增大到2.5V，電路電流增大，電路總電阻減小，滑動變阻器連入電路的電阻減小，滑動變阻器接入左半段，所以滑片要向A端移動．
（5）由圖知，電流表采用的是0～0.6A量程，對應(yīng)的分度值為0.02A，此時的示數(shù)為0.3A；
燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（6）燈絲亮度大時，其溫度也高，燈絲電阻會隨溫度的升高而增大，這便是造成亮度不同時燈絲電阻不同的原因．
故答案為：
（1）實物連接如圖；（2）“20Ω  1A”；（3）B；燈泡斷路；（4）A；（5）0.3；0.75；（6）燈絲電阻會隨溫度的升高而增大．

點評：測燈泡電阻或功率的實驗中，根據(jù)數(shù)據(jù)確定電壓表、電流表、滑動變阻器的規(guī)格是一類題型：
電壓表的量程一般根據(jù)燈泡額定電壓或電源電壓來確定；電流表的量程根據(jù)額定電壓和電阻，或額定電壓和額定功率來確定；滑動變阻器的規(guī)格同時考慮電阻和電流，電阻在夠用的情況下，盡量要小一些．