Question

小明在进行“测量小电灯的功率”的实验时，实验台上给他提供的器材有：6V蓄电池、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）、滑动变阻器（50Ω、1.5A）、额定电压为2.5V的小电灯（正常发光时的电阻约为7Ω）、开关各一个，导线若干．
（1）小明在实验中电流表、电压表选择了正确的量程．请你帮他在图中将电流表和电压表正确连入电路，同时将滑动变阻器连接好，要求滑片向左移动时，电流表的示数变大．

实验次数	1	2	3
电压U/V	2.0	2.5	2.8
电流I/A	0.30	0.36	0.38

（2）闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到______（填写“C”或“D”）端．
（3）连好如图所示的电路，将滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯泡L不亮．接下来，最合理的做法是______．
（4）闭合开关后，小明发现灯泡不发光，电流表示数为零，电压表的指针偏转很大，立即断开开关．产生此故障的原因可能是下列情况中的______和______．（填写序号）
A．小灯泡短路                                B．小灯泡的灯丝断了
C．小电灯的灯座接触不良                      D．电压表的正、负接线柱接反
E．滑动变阻器的滑片放在了最小阻值处
（5）排除故障后，调节滑动变阻器测得如上表所示的三组数据．则小电灯的额定功率为______W．
（6）小明发现，由表中数据计算可知：小电灯亮度不同时灯丝的电阻不相等．你认为造成这种结果的原因是______．
（7）下图中的电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为U，且U＞U，定值电阻的阻值为R．在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是______．

Answer

（1）根据灯泡的额定电压选择电压表的量程，根据灯泡正常发光时的电流，选择电流表量程；开关、电流表、灯泡、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端；滑片向左移动时，电流表的示数变大，滑动变阻器用左半段，滑动变阻器接A接线柱．
（2）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为最大阻值，滑动变阻器接左半段，滑片至右端时接入电路的阻值最大．
（3）闭合开关S，发现小灯泡L不亮，可能是电路总电阻太大，电路电流太小，正确的实验操作是：移动滑动变阻器的滑片，继续实验，观察灯泡是否发光．
（4）灯泡不发光可能是灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路；电流表示数为零说明电路断路；电压表的指针偏转很大，说明电压表与电源两极相连，电压表并联之外的电路不存在断路，综合分析故障原因是灯泡处断路，可能是灯丝断了，也可能是小电灯的灯座接触不良．
（5）当灯泡电压等于额定电压时灯泡的功率为额定功率，从表中找出灯泡额定电压对应的电流，由P=UI求出灯泡的额定功率．
（6）灯泡的亮度不同，灯泡功率不同，灯丝温度不同，灯丝的电阻不相等，说明灯丝电阻随温度的变化而变化．
（7）小灯泡的额定功率等于额定电压和额定电流的乘积，小灯泡的额定电压U已知，关键是测出额定电流．可以不考虑S1和滑动变电阻的作用，假设都是闭合状态，分别分析每个电路的开关及电流表和电压表的关系，看哪一个电路图能测量出灯泡的额定电流．
【解析】
（1）灯泡的额定电压是2.5V，电压表选3V量程；灯泡正常发光时的电流I==≈0.36A，电流表选0.6A量程；滑动变阻器接A接线柱；开关、电流表、灯泡、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端；电路图如图所示．
（2）闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到D端．
（3）连好如图所示的电路，将滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯泡L不亮．接下来，最合理的做法是：移动滑动变阻器的滑片，观察灯泡是否发光，继续实验．
（4）闭合开关后，小明发现灯泡不发光，电流表示数为零，电压表的指针偏转很大，立即断开开关．产生此故障的原因可能是下列情况中的B和C．
（5）由表知，灯泡的额定电压U=2.5V对应的电流I=0.36A，灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.36A=0.9W．
（6）小明发现，由表中数据计算可知：小电灯亮度不同时灯丝的电阻不相等．你认为造成这种结果的原因是：灯丝电阻随温度的变化而变化．
（7）A、S2闭合S3断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；S2断开S3闭合时，电流表把电阻短路；两个都闭合或断开时，电流表均无示数．测不出灯泡的额定电流，该电路图不能测出小灯泡的额定功率；
B、S2闭合S3断开，电压表测电灯两端的电压，其上端为正极、下端为负极；S3闭合S2断开，电压表测定值电阻R两端的电压，其上端为负极，下端为正极；电压表的两次接线方法相反，在不改变电路连接方式的情况下，无法进行测量，B图不能测出小灯泡的额定功率；
C、开关处于1的位置，电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U；
开关处于2的位置，电压表测量的是灯泡的两端电压U，则小灯泡的电流为I=，
小灯泡的额定功率表达式是P=UI=．
D、开关处于1的位置，电流表把灯泡和电阻短路，电流表测量滑动电阻的电流；
开关处于2的位置，电流表把小灯泡短路，测量的是通过电阻的电流．测不出灯泡的额定电流，
该电路图不能测出小灯泡的额定功率．
故答案为：（1）电路图如图所示；
（2）D；
（3）移动滑动变阻器的滑片，观察灯泡是否发光，继续实验；
（4）B、C；
（5）0.9；
（6）灯丝电阻随温度的变化而变化；
（7）C．