Question

20．如圖，在“測量小燈泡的功率”實驗中，小燈泡的額定電壓是2.5伏．

（1）請你用筆畫線代替導線將圖甲所示電路連接完整．
（2）小夢在接完最后一根導線時，小燈泡立即發(fā)光，請你分析產生這一現(xiàn)象的原因是連接電路時開關未斷開．
（3）排除故障后，繼續(xù)試驗，如圖乙是小燈泡正常發(fā)光時的電流，燈泡的額定功率為1.25W．聰明的小夢順便又算出了燈泡正常工作時的電阻R_L=5Ω．
（4）大夢和小夢按照老師的要求，設計了如下在缺少電流表時粗略測量小燈泡電阻的方案：
大夢：用如圖丙所示電路（滑動變阻器最大阻值已知），閉合開關，分別讀出滑片在A、B兩端時電壓的示數，然后計算出小燈泡的電阻．
小夢：把一個電壓表分別接在小燈泡和阻值已知的定值電阻兩端如圖丁所示，閉合開關，讀出電壓表的示數，然后計算出小燈泡的電阻．
你認為小夢設計的方案好，理由是定值電阻阻值恒定，誤差�。�
（5）完成上述實驗后，小夢想直接利用圖甲這個電路探究電流與電壓的關系，大夢告訴她必須將其中的小燈泡更換成定值電阻，并告訴她更換的原因燈絲電阻會隨溫度升高而增大，實驗中不能保持電阻不變．

Answer 1

分析 （1）根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）連接好最后一根導線還沒閉合開關燈泡就發(fā)光，說明開關在連接電路之前是閉合的；
（3）額定電壓下燈泡正常發(fā)光，由電路圖可知，電流表的量程，根據分度值讀出其大小，由P=UI計算燈泡的額定功率，根據歐姆定律求出此時燈絲的電阻；
（4）根據燈絲的電阻隨溫度的變化而變化的特點進行分析；
（5）探究電流與電壓的關系的關系時，需控制電阻一定，但小燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，據此分析．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，注意電流從正接線柱流入負接線柱流出；滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如圖所示：

（2）連好電路，沒閉合開關燈泡就發(fā)光，說明開關之前是閉合的，這是錯誤操作，為保護電路連接電路時開關應斷開；
（3）燈泡正常發(fā)光時的電壓U=2.5V，由電路圖可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以小燈泡正常發(fā)光時的電流為0.5A；
所以燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.5A=1.25W；
此時燈絲的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（4）滑片在A、B兩端時，電路中的電流不同，燈絲的溫度不同，會使燈泡的電阻不同，所以根據大夢的方法測量的燈泡的電阻不準確；把一個電壓表分別接在小燈泡和阻值已知的定值電阻兩端，可根據定值電阻兩端的電壓和定值電阻的阻值求出電流，根據串聯(lián)電路的電流關系可知燈泡的電流，從而能夠根據公式R=$\frac{U}{I}$計算出燈泡的電阻，小夢的方法較好一些．
（5）因為燈絲的電阻隨溫度的變化而改變，當燈泡兩端的電壓發(fā)生變化時，燈泡的功率發(fā)生變化，燈絲的溫度就發(fā)生變化，而在探究電流與電壓的關系的關系時，需控制電阻不變，
所以必須將其中的小燈泡更換成定值電阻．
故答案為：（1）見上圖；
（2）連接電路時開關未斷開；
（3）1.25；5Ω；（4）小夢；定值電阻阻值恒定，誤差�。�
（5）定值電阻；燈絲電阻會隨溫度升高而增大，實驗中不能保持電阻不變．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇和連接、滑動變阻器的連接、電流表的讀數以及歐姆定律的應用以及控制變量法的使用，關鍵會根據實驗電路圖和實驗步驟評估實驗方案的優(yōu)劣．