Question

13．要測量一個額定電壓是2.5V的小燈泡的額定功率，估計小燈泡工作時的電阻約為5Ω，現(xiàn)有電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器、電源（3V左右）各一個，導線若干．

（1）連接的電路如圖1所示，但電路中有一根導線接錯了，請你用筆在圖中將接錯的導線打上“×”，并畫出正確的導線．
（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置時，電壓表的示數(shù)如圖2所示，其示數(shù)為2V，若想測量小燈泡的額定功率應將圖1中的滑片P向C（選填“C”或“D”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖3示數(shù)，則通過小燈泡的電流為0.5A，該燈泡的額定功率是1.25W．
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖4所示：
①通過圖象可以發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻變化特點是電阻隨電壓的升高而變大．
②有關(guān)小燈泡功率P的圖象如圖所示，以下正確的是D．

Answer 1

分析 （1）分析電路的錯誤之處改正；
（2）燈在額定電壓下正常發(fā)光，由圖電壓表小量程讀數(shù)，比較與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理，確定變阻器滑片移動的方向，根據(jù)P=UI求額定功率；
（3）①根據(jù)燈絲的電流隨電壓的變化不是直線分析；
②從圖象可以看出燈泡電阻是在變化的----隨溫度的升高而增大，根據(jù)這一點對各個選項逐一分析．

解答 解：（1）原電路中，電壓表測電源電壓了，是錯誤的，電壓表應測燈的電壓，變阻器右下的接線柱與電壓表“3”之間的連線是錯誤的，將電壓表“3”接線柱與燈的右接線柱之間連接起來，改正后如下所示：

（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置時，電壓表的示數(shù)如圖2所示，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，其示數(shù)為2V，若想測量小燈泡的額定功率，應增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻，將圖1中的滑片P向C端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V時；
電流表的示數(shù)如圖3示數(shù)，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，通過小燈泡的電流為0.5A，
該燈泡的額定功率是P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖4所示：
①通過圖象可以發(fā)現(xiàn)燈絲的電流隨電壓的變化不是直線，R=$\frac{U}{I}$，即R不是一個定值；
通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據(jù)P=UI，燈的功率增大，燈絲的溫度升高，故燈絲的電阻隨電壓的升高而變大；
②由圖乙所示圖象可知，燈泡電阻隨電壓與電流的增大而增大，
AB、根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{1}{R}$U²，得P-U²圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，小燈泡電阻隨電壓的增大而增大，
電阻增大，知P與U²圖線的斜率減小，故A、B錯誤；
CD、根據(jù)P=I²R得P-I²圖線的斜率表示電阻，小燈泡電阻隨電流的增大而增大，
電阻增大，知P與I²圖線的斜率增大，故C錯誤、D正確；
故選D．
故答案為：（1）如上所示；（2）2；C；0.5；1.25；（3）①電阻隨電壓的升高而變大；②D．

點評 本題測量一個額定電壓是2.5V的小燈泡的額定功率，考查電路連接、操作過程及影響電阻大小的因素，體現(xiàn)了與數(shù)學知識的結(jié)合，有一定難度．