Question

14．如圖1所示，是測(cè)定小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)電路．實(shí)驗(yàn)器材及規(guī)格為：2節(jié)新干電池、額定電壓為2.5V的小燈泡（額定功率小于1W）、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器（20Ω  1A）、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線．

（1）正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表的示數(shù)幾乎為零，燈泡不發(fā)光，導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因可能是燈泡斷路．
（2）排除故障后，得到多組I、U數(shù)據(jù)，作出小燈泡的I-U圖象．由圖2可知，燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.26 A，燈泡的額定功率為0.65 W．
（3）燈泡的電阻隨電壓的增加而增大 （選填“增大”或“減小”），導(dǎo)致燈泡電阻變化的主要因素是溫度．
（4）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，小燈泡兩端可獲得的最小電壓值是0.6 V；用筆畫(huà)線在圖中添加一根導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)燈泡兩端的電壓由零到2.5V的連續(xù)變化．

Answer 1

分析 （1）閉合開(kāi)關(guān)，燈泡不亮，可能是燈泡短路、或燈泡斷路、或燈泡之外電路存在斷路；電流表指針不動(dòng)，說(shuō)明電路斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路；綜合分析可知，電路故障是燈泡斷路．
（2）由圖可知，燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流約為0.26A，根據(jù)P=UI求得燈泡的額定功率；
（3）根據(jù)圖2中電壓與對(duì)應(yīng)的電流，由歐姆定律求出對(duì)應(yīng)的電阻大小；根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的變化而變化的特點(diǎn)進(jìn)行分析．
（4）根據(jù)分壓原理，當(dāng)變阻器連入電路中的電阻最大時(shí)，燈兩端的電壓最�。�
當(dāng)通過(guò)滑片的移動(dòng)能使燈被短路時(shí)，則可使燈兩端的電壓為0，據(jù)此連線．

解答 解：（1）閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表幾乎為零，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是燈泡斷路．
（2）由圖可知，燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.26A，則P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（3）由圖2可知，當(dāng)燈絲的電壓為0.6V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.12A；當(dāng)電壓為1.8V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.24A；當(dāng)電壓為2.2V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.25A，由歐姆定律知，對(duì)應(yīng)的電阻大小分別為5Ω、7.5Ω、8.8Ω，所以燈泡的電阻隨電壓的增加而增大；
導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體的一種性質(zhì)，它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積以及溫度，燈絲的電阻發(fā)生變化，是因?yàn)闊艚z的溫度發(fā)生變化而致．
（4）根據(jù)分壓原理，當(dāng)變阻器連入電路中的電阻為20Ω時(shí)，燈分得的電壓最小，由圖2知，只當(dāng)燈兩端為0.6V，通過(guò)其電流為0.12A時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓U_變=R_變I=20Ω×0.12A=2.4V，燈與變阻器電壓之和剛好為
電源電壓3V，所以，小燈泡兩端可獲得的最小電壓值是0.6V；
在圖1中，當(dāng)移到滑動(dòng)變阻器的滑片使其連入電路中的阻值最大時(shí)，因?yàn)闊襞萦须娮瑁�分析分壓原理，此時(shí)燈兩端分得的電壓最小，但不能為0，所以不能實(shí)現(xiàn)燈泡兩端電壓從零連續(xù)變化到2.5V，根據(jù)認(rèn)上分析，如果通過(guò)滑片的移動(dòng)能使燈被短路，則可使燈兩端的電壓為0，所以我們可以用線將滑動(dòng)變阻器左下接線柱與燈的左接線連接起來(lái)，
如上左圖所示，對(duì)應(yīng)的電路圖如上右圖所示：當(dāng)滑片移至最左端時(shí)，燈被短路，燈兩端的電壓為0；當(dāng)滑片移至合適位置，滑片左邊部分電阻絲與燈并聯(lián)后再與滑片右邊部分電阻絲串聯(lián)，可使燈兩端的電壓為2.5V，所以，
即可實(shí)現(xiàn)燈泡兩端的電壓由零到2.5V的連續(xù)變化．
故答案為：
（1）燈泡斷路；
（2）0.26；0.65；
（3）增大；溫度；
（4）0.6；如右上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)定小燈泡電功率，考查常見(jiàn)電路故障的分析、電功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，特別是（4）的最后一問(wèn)，難度較大，對(duì)學(xué)生的能力有較高的要求．