Question

12．小明在進行“測量小燈泡的功率”的實驗時，實驗臺上提供的器材有：6V蓄電池、電流表（0-0.6A，0-3A）、電壓表（0-3V，0-15V）、滑動變阻器（50Ω  1.5A）、額定電壓為2.5V的小電燈（正常發(fā)光時的電阻約為7Ω）、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲所示，閉合開關(guān)前，滑片P應(yīng)滑到B點，這樣做的目的是保護電路．
（2）此實驗的原理是P=UI．
（3）正確連接完電路后，閉合開關(guān)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，燈泡都不發(fā)光，經(jīng)分析可能有以下幾種故障：①若只電流表有示數(shù)，則燈泡發(fā)生短路；②若只電壓表有示數(shù)，則燈泡發(fā)生斷路．
（4）故障排除后，閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只有1.8V，滑動變阻器的滑片P應(yīng)向A（選填“A”或“B”）端移動，才能夠使小燈泡正常發(fā)光．燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.75W．
（5）小紅連接電路時誤把電壓表連錯了位置，如圖丙所示，她經(jīng)過思考后認為這樣也能測量小燈泡的額定功率，只要讓電壓表的示數(shù)為3.5V即可．
（6）小明根據(jù)測量燈泡實際功率的多組實驗數(shù)據(jù)，作出了I-U圖象，如圖丁所示．結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成正比．小明很納悶，請你幫助他分析原因燈絲的電阻受溫度影響而發(fā)生變化．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)前，滑片處于最大阻值處，電路電阻最大，電流最小，對電路起保護作用．
（2）測量功率的原理P=UI；
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；
燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態(tài)，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．
（4）要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓需從1.8V增大到2.5V，要增大燈泡兩端的電壓，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，使電壓表的示數(shù)為2.5V，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計算燈泡功率．
（5）滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，燈泡正常工作時，知道電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，求出滑動變阻器電壓，即電壓表的示數(shù)．
（6）燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的真正原因．

解答 解：（1）滑動變阻器接入左半段，滑動變阻器的滑片處于B點，連入電路的阻值最大，電路電流最小，對電路起到保護作用．
（2）測量功率的原理P=UI；
（3）燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電路通路，燈泡短路，電壓表測導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路斷路，電壓表有示數(shù)，電壓表與電源連通測電源電壓，所以，燈泡斷路．
（4）要使燈泡正常工作，使燈泡在額定電壓2.5V時工作，
燈泡電壓從1.8V增大到2.5V，燈泡電壓最大，電流增大，電路中總電阻減小，滑動變阻器電阻減小，滑動變阻器連入左半段，滑片向A端移動，使電壓表示數(shù)為2.5V，
電流表選擇0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.3A，
燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，燈泡正常工作時，
滑動變阻器電壓為：U=U_總-U′=6V-2.5V=3.5V，
所以測燈泡額定功率，只要讓電壓表示數(shù)為3.5V．
（6）圖線彎曲說明燈泡的電阻值是變化的，不是定值，
這是因為燈絲電阻隨溫度升高而增大，燈泡兩端電壓越大，通過燈的電流越大，燈泡的實際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大，所以圖線不是直線．
故答案為：（1）保護電路；（2）P=UI；（3）①燈泡發(fā)生短路；②燈泡發(fā)生斷路；（4）A；0.75；（5）3.5；（6）燈絲的電阻受溫度影響而發(fā)生變化．

點評 （1）在電壓表的一個量程損壞時，在電源電壓一定時，經(jīng)常把電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，間接測量燈泡的電壓．
（2）對于故障問題，在連接好電路，剛剛閉合開關(guān)時，燈泡不亮，可能是電流太小，可能是燈泡斷路或短路．
先通過移動滑動變阻器滑片判斷是通路還是故障，再由電流表示數(shù)判斷是短路還是斷路，再由電壓表判斷故障的具體位置．