题目

在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V，图甲是未连接完整的实验电路：10-|||-C D 0. 1 ↑2 15-|||-P-|||-A B 0 3-|||-o o-|||-3 15-|||-甲 乙-|||-I/A-|||-0.4-|||-0.3-|||-0.2-|||-0.1-|||-0 1 2 3 4 U/V-|||-丙（1）用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时电流表的示数变大）；（2）闭合开关后，小明发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5V，则电路的故障可能是 ____ （填一种情况即可）；（3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，如图乙所示，电压表的示数为 ____ V，为了测小灯泡的额定功率，应将滑片向 ____ （选填“A”或“B”）端移动；（4）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图丙所示的I-U图像，由图像可知，小灯泡的额定功率为 ____ W；（5）由图丙可知小灯泡的电阻是变化的，原因是灯丝电阻受 ____ 的影响。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V，图甲是未连接完整的实验电路：
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（1）用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时电流表的示数变大）；
（2）闭合开关后，小明发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5V，则电路的故障可能是 ____ （填一种情况即可）；
（3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，如图乙所示，电压表的示数为 ____ V，为了测小灯泡的额定功率，应将滑片向 ____ （选填“A”或“B”）端移动；
（4）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图丙所示的I-U图像，由图像可知，小灯泡的额定功率为 ____ W；
（5）由图丙可知小灯泡的电阻是变化的，原因是灯丝电阻受 ____ 的影响。

题目解答

答案

解：（1）滑动变阻器选用“一上一下”两个接线柱串联接入电路，且变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大，根据欧姆定律可知电路总电阻变小，则滑动变阻器接入电路的阻值变小，故应将滑动变阻器的右下接线柱与电源的负极接线柱相连，如图：
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（2）实验过程中，小明发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5V，则电路可能断路，而电压表有示数而且等于电源电压，则电压表与电源接通，电路出现的故障是小灯泡断路；
（3）电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.9V；小灯泡的额定电压为2.5V，若要测得小灯泡正常发光时的电阻，应让灯泡两端的电压变大，让滑动变阻器两端的电压变小，根据串联分压特点可知，滑动变阻器接入电路的阻值应变小，滑片P应向B端移动；
（4）由丙图可知，小灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为0.25A，小灯泡正常工作时的电功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W。
（5）灯泡电阻是变化的，其原因是灯丝的电阻受温度的影响。
故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）1.9；B；（4）0.625；（5）温度。

解析

  1. 实验电路连接：考查滑动变阻器的正确接法，需注意“一上一下”的接线原则，并根据滑片移动方向确定阻值变化。
  2. 故障判断：通过电流表和电压表的示数特征（电流几乎为零、电压接近电源电压）推断电路断路位置。
  3. 电压调节：根据电压表读数与额定电压的差异，结合串联分压原理判断滑片移动方向。
  4. 功率计算：利用$I$-$U$图像找到额定电压对应的电流，应用公式$P=UI$计算。
  5. 电阻变化原因：理解灯丝电阻受温度影响的本质。

第（1）题

确定滑动变阻器接法

滑动变阻器需与灯泡串联，且滑片向B端移动时电流增大，说明接入阻值减小。因此应选择右下接线柱与电源负极连接，左上接线柱与灯泡连接。

第（2）题

故障分析

电流几乎为零说明电路断路，电压表接近电源电压（4.5V）说明电压表与电源直接连通。此时故障应为灯泡断路（若为滑动变阻器断路，电压表无示数）。

第（3）题

电压表读数

电压表小量程分度值为0.1V，指针指在1.9V处。

滑片移动方向

需将灯泡电压从1.9V调至2.5V，应减小滑动变阻器阻值，故滑片向B端移动。

第（4）题

图像分析

在$I$-$U$图像中，找到$U=2.5\text{V}$对应的$I=0.25\text{A}$，代入公式：
$P=UI=2.5\text{V} \times 0.25\text{A}=0.625\text{W}.$

第（5）题

电阻变化原因

灯丝电阻随温度变化而变化，而温度由灯泡功率决定，因此温度是关键因素。