Question

9．小強(qiáng)同學(xué)要測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡的功率：如圖所示

（1）請(qǐng)實(shí)物電路連接完整（要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮）．
（2）該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI，連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，若小燈泡發(fā)生短路，則下列判斷正確的是C．
A．電壓表可能被燒壞B．小燈泡可能被燒壞C．電流表可能被燒壞D．電壓表和電流表都沒有示數(shù)
（4）排除故障后，移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)如圖所示，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.75W．觀察圖丙所示的I-U圖象不是直線的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（6）整理器材時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器的PB部分比PC部分熱，原因是PB部分和PC部分串聯(lián)，電流相等，PB部分比PC部分的電阻大，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，在通電相同的條件下，PB部分產(chǎn)生的熱量較多，所以熱．
（7）同組的小麗同學(xué)還想利用此電路探究“導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”，她需用定值電阻替換小燈泡才能完成實(shí)驗(yàn)．替換后，她發(fā)現(xiàn)電壓表?yè)p壞了不能使用，聰明的小麗又多拿了一個(gè)電流表和一個(gè)已知阻值的定值電阻，利用上述器材完成了實(shí)驗(yàn)．圖丁是小麗所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖的一部分，請(qǐng)你在虛線框內(nèi)將電路缺少部分補(bǔ)充完整．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，選擇適當(dāng)量程，畫出電路圖；
（2）該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI，連接電路過程中，開關(guān)處于斷開狀態(tài)；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，若小燈泡發(fā)生短路，則電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)；
（4）讀出電壓表示數(shù)為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減小
（5）由圖象讀出電壓為2.5V對(duì)應(yīng)的電流值，根據(jù)P=UI計(jì)算出燈泡的額定功率；
通過圖象可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的電阻是變化的，導(dǎo)體電阻的決定因素有：導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積、溫度四個(gè)因素．因此從導(dǎo)體的決定因素入手來分析此題；
（6）根據(jù)焦耳定律結(jié)合串聯(lián)電路電流及電阻的關(guān)系進(jìn)行判斷；
（7）要探究“導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”，需保持導(dǎo)體的電阻不變；若沒有電壓表，可用電流表及定值電阻來代替電壓表，與定值電阻并聯(lián)．

解答 解：（1）電流表與小燈泡串聯(lián)使用，有題意知電流表用0～0.6A的量程；滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，遵循“一上一下”的原則，且向右移動(dòng)燈泡變亮，電阻減小，所以接右下接線柱．如圖：

（2）該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI，連接電路過程中，開關(guān)處于斷開狀態(tài)；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，若小燈泡發(fā)生短路，由于電壓表與燈并聯(lián)，所以電壓表示數(shù)為零，電路中由于串聯(lián)滑動(dòng)變阻器，所以電流表可能有示數(shù)，也可能被燒壞，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器接入的阻值不確定，故選C；
（4）電壓表使用0～3V量程，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減小，滑片向B端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，則P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
當(dāng)導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，導(dǎo)體都要發(fā)熱，且電流越大，溫度越高．導(dǎo)體的溫度越高，導(dǎo)體的電阻就越大．由于電阻的變化出現(xiàn)了導(dǎo)體中的I-U圖線不是一條直線；
（6）PB部分和PC部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時(shí)間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產(chǎn)生的熱量多，比較熱；
（7）由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以要探究“導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”，需用定值電阻來替換小燈泡才能完成實(shí)驗(yàn)；
實(shí)驗(yàn)中沒有電壓表，可用電流表及定值電阻來代替電壓表，與定值電阻并聯(lián)，如圖所示：
 
故答案為：（1）見上圖；（2）P=UI；斷開；（3）C；（4）B；2.5；（5）0.75；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（6）PB部分和PC部分串聯(lián)，電流相等，PB部分比PC部分的電阻大，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，在通電相同的條件下，PB部分產(chǎn)生的熱量較多，所以熱；（7）定值電阻；電路圖如上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接，電壓表的讀數(shù)，故障問題，功率計(jì)算，從圖象獲取信息的能力，最近兩年從圖象中獲取信息頻頻出現(xiàn)，一定要掌握這種能力．