Question

初三某班同学到实验室做“测量小灯泡功率”的分组实验，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω 0.5A）、R₂（50Ω 0.5A）、R₃（500Ω 1A）．同学们设计的电路如图甲所示：

（1）根据图甲电路图，将乙图未连接完的实物元件连接完整（要求：滑片向右移动时，电流增大，连线不能交叉 ）．

（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图丙所示，则接下来的操作是      ；

（3）为了测量灯泡的额定功率，最合适的滑动变阻器应选用      （选填R₁、R₂、R₃）．

（4）闭合开关，调节滑片：如果灯不亮，电流表无示数，电压表的指针超过满刻度，则出现这现象的原因可能是      ；如果电流表有示数，电压表无示数，灯不亮，则出现这现象的原因可能是      ；如果电流表和电压表都有示数，但灯不亮，则出现这现象的原因可能是      ；

（5）经检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电流表和电压表的示数如图丁所示，则此时通过小灯泡的电流是      A，灯泡两端的电压是      V，此时小灯泡的电阻是      Ω（电阻计算的结果保留二位小数），灯泡的实际功率是      W．

（6）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，同学们画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图戊），根据图象提供的信息，算出小灯泡的额定功率为      W，其通过的电流随其两端电压变化的关系图象为非直线关系的原因      ．

Answer

（1）见解析图；（2）向右移动滑片，减小滑动变阻器连入的电阻；（3）R2；（4）灯开路；灯短路；滑动变阻器将下面两个接线柱接入电路；（5）8.18；0.396；（6）0.625；灯丝的电压增大，温度升高，电阻增大．

【解析】

试题分析：

（1）要求滑片向右移动时，电流增大，连入的电阻变小，应接下面的右接线柱；灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，正常工作电流I===0.25A，电流表选择小量程0﹣0.6A，如图所示：

（2）闭合开关前，滑片处于阻值最大处，下面接右边接线柱；由丙图可知电路中的电流较小，此时应向右移动滑片，使连入的电阻变小；

（3）灯泡正常工作时电流为IL===0.25A．

测定灯泡功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，

滑动变阻器电压为：U'=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V，

滑动变阻器电阻为：R'===14Ω．

滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，“5Ω 0.5A”电阻太小，“500Ω 1A”电阻太大，“50Ω 0.5A”的滑动变阻器电阻和电流都合适．

（4）灯不亮，电流表有示数、电压表无示数（测导线两端的电压），可能故障灯短路；灯不亮，电流表无示数，灯开路，但电压表接在电源上，电压表有示数；滑动变阻器的下面两个接线柱连入电路，电路中电阻过大，但电流表有示数、电压表有示数；

（5）由图知，电流表使用的是小量程0﹣0.6A，分度值为0.02A，读数为0.22A；电压表选小量程，分度值是0.1V，示数为1.8V；灯丝电阻R==≈8.18Ω；实际功率P=UI=1.8V×0.22A=0.396W；

（6）由图戊可知，当灯两端电压为2.5V，通过的电流为0.25A，P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W．

由于灯丝的电压增大，温度升高，电阻增大，所以通过的电流随其两端电压变化的关系图象为非直线关系．