Question

20．在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中（小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣）
（1）如圖甲所接的實(shí)驗(yàn)電路存在連接錯(cuò)誤，但只需改動(dòng)一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請(qǐng)你在應(yīng)改動(dòng)的導(dǎo)線上打“x”，并用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線畫(huà)出正確的接法．
（2）電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)．接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀察燈泡是否發(fā)光
（3）某次實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得電路中電流、電壓如圖乙所示，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.24A，電壓表額示數(shù)為1.5V，小燈泡的實(shí)際功率為0.36W
（4）某同學(xué)繪制的通過(guò)小燈泡的電流隨電壓變化關(guān)系圖象如圖丙，是否正確不正確，原因是燈絲的電阻隨著溫度的升高而變大
（5）在實(shí)驗(yàn)中，若把電流表與電壓表的位置互換，閉合開(kāi)關(guān)后造成BD
A．電流表被燒壞  B．電壓表被燒壞  C．小燈泡被燒壞  D．小燈泡不亮
（6）若實(shí)驗(yàn)中電流表已損壞，現(xiàn)有一個(gè)已知阻值為R的定值電阻和若干個(gè)開(kāi)關(guān)，請(qǐng)你按照如圖丁所示的電路，在不改變電路連接的情況下，正確測(cè)出小燈泡的額定功率．正確連接電路后，接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)步驟是：
①閉合開(kāi)關(guān)S、S₁，斷開(kāi)S₂，移動(dòng)滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為2.5V
②保持滑片位置不動(dòng)．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合開(kāi)關(guān)S、S₂，記下電壓表的示數(shù)U₁
③得出小燈泡額定功率的表達(dá)式P=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$；

Answer 1

分析 （1）實(shí)物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法上考慮：
從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱三個(gè)方面分析．
從滑動(dòng)變阻器的接線柱選擇和滑片位置分析．
（2）第一次實(shí)驗(yàn)燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，但是太小，電路電流小，電路總電阻太大，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值太大，要使燈泡發(fā)光，增大電路電流，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，減小滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻，
（3）先確定兩個(gè)電表的量程和分度值，而后讀出示數(shù)，據(jù)公式P=UI計(jì)算即可；
（4）據(jù)燈絲的電阻受溫度的影響大的特點(diǎn)分析即可判斷；
（5）電流表的電阻很小，電壓表的電阻很大，小明把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，據(jù)此作出分析和解答；
（6）要測(cè)量小燈泡的電阻，需測(cè)量出小燈泡的電壓和電流，由圖知，根據(jù)定值電阻兩端的電壓和電阻能計(jì)算出電路中的電流，通過(guò)開(kāi)關(guān)的變化測(cè)出燈泡兩端的電壓，得出小燈泡的電功率的表達(dá)式．

解答 解：（1）電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動(dòng)變阻器的兩端，測(cè)燈泡和滑動(dòng)變阻器的總電壓，所以電壓表的“3”接線柱和滑動(dòng)變阻器右下端接線柱連接錯(cuò)誤，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的“3”接線柱和燈泡右端接線柱連接，如下圖：

（2）第一次實(shí)驗(yàn)不發(fā)光，是因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器連入電路電阻較大，使電路總電阻較大，電路電流很小，不能使燈泡發(fā)光．需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，減小電路總電阻，增大電路電流，使燈泡發(fā)光．
（3）此時(shí)電流表是小量程，分度值是0.02A，故此時(shí)的示數(shù)是0.24A；
此時(shí)電壓表是選擇的小量程，分度值是0.1V，故此時(shí)的示數(shù)是1.5V，故此時(shí)的實(shí)際功率是：P=UI=1.5V×0.24A=0.36W；
（4）由于燈絲的電阻受溫度的影響大，即燈絲的電阻隨著溫度的升高而變大，所以做出的U-I圖象不是直線，故此圖象是錯(cuò)誤的；
（5）小明把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，電流表的電阻很小，把小燈泡短路，所以小燈泡不亮；電壓表的電阻很大，通過(guò)的電流很小，電流表幾乎沒(méi)有示數(shù)，不會(huì)被燒壞；電流表和滑動(dòng)變阻器的電阻相對(duì)于電壓表的電阻來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)，相當(dāng)于電壓表并聯(lián)在電源兩端，測(cè)量電源電壓，即4.5V，大于電壓表的量程，所以電壓表有示數(shù)且可能燒壞，故選BD；
（6）連好電路后，可先閉合開(kāi)關(guān)S、S₁，斷開(kāi)S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，移動(dòng)滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
保持滑片位置不動(dòng)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合開(kāi)關(guān)S、S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₁
則定值電阻兩端的電壓U=U₁-2.5V；所以I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$；
所以P=2.5V×I=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$；
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀察燈泡是否發(fā)光；（3）0.24；1.5；0.36；（4）不正確；燈絲的電阻隨著溫度的升高而變大；（5）BD；（6）①S、S₁；S₂；2.5；③2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$；

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了連接電路過(guò)程中需注意的問(wèn)題，電流表的讀數(shù)及功率的計(jì)算，同時(shí)考查了在沒(méi)有電流表時(shí)測(cè)量電功率的方法．