Question

【題目】小明利用如圖所給的實驗器材“測量小燈泡的額定功率”，已知電源電壓恒為6V，小燈泡正常工作時的電壓為3.8V，電阻約為12Ω，滑動變阻器的規格為“20Ω 2A”．
（1）請用筆畫線代替導線，完成圖1實物電路的連接．
（2）正確連接電路后，用開關試觸，燈泡不亮，電壓表瞬間滿偏，電流表指針幾乎不動，電路的故障是 ． （電路只有一處故障）
（3）排除故障后，繼續實驗，閉合開關，移動滑片，當電壓表的指針在某電壓值時，（請在圖2中標出相應的電壓值），小燈泡正常發光，電流表的示數如圖3所示，小燈泡的額定功率是W．
（4）測量完燈泡的額定功率后，小明有測量了幾組數據，計算后發現燈絲電阻隨其兩端電壓的增大而增大，原因是 ．
（5）【評估】小紅也利用上述器材對該小燈泡的額定功率進行了測量，實驗電路圖如圖4所示，實驗結束后，兩人對實驗進行了交流與評估． ①小紅的實驗結果誤差較大，理由是 ．
②小明的實驗更不容易操作，理由是 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：
（2）滑動變阻器斷路
（3）1.14
（4）燈絲電阻隨溫度升高而增大
（5）電壓表應選擇0﹣15V量程，量程過大，所以電壓的測量不夠精確；電源電壓6V，操作中電壓表先使用0﹣15V量程，調節變阻器后再使用0﹣3V量程，操作比較麻煩
【解析】解：（1）測量小燈泡的額定功率實驗中，電流表應與燈泡串聯，由歐姆定律可知燈泡正常發光的電流約為：I= = ≈0.32A，由此完成電路連接如圖所示： ；（2）正確連接電路后，用開關試觸，燈泡不亮，電流表指針幾乎不動，說明電路可能有斷路，電壓表瞬間滿偏，說明電壓表到電源間是通路，所以電路的故障是與電壓表并聯的滑動變阻器斷路了；（3）根據圖3，電流表的量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，所以燈泡正常發光時的電流為0.3A，則燈泡的額定功率：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；（4）隨著電壓的變大，通過燈絲的電流變大，燈絲產生的熱量變大，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻值變大，即燈絲電阻隨溫度升高而增大；【評估】
由題知，電源電壓恒為6V，而小燈泡額定電壓為3.8V，
①由圖4小紅的實驗電路知，電壓表應選擇0﹣15V量程，量程過大，所以電壓的測量不夠精確；
②由圖1知，小明的實驗中電壓表測滑動變阻器兩端電壓，閉合開關前變阻器阻值要滑到最大值處，
由串聯電路的分壓原理知： = ，即： = = ，則UR= U= ×6V=3.75V，
所以電壓表要使用0﹣15V量程，調節滑動變阻器后，因為燈泡正常發光電壓3.8V，變阻器兩端此時電壓為6V﹣3.8V=2.2V，所以為了精確測量再將電壓表換成0﹣3V量程，所以操作麻煩．
所以答案是：（1）見上圖；（2）滑動變阻器斷路；（3）1.14；（4）燈絲電阻隨溫度升高而增大；
【評估】①電壓表應選擇0﹣15V量程，量程過大，所以電壓的測量不夠精確；
②電源電壓6V，操作中電壓表先使用0﹣15V量程，調節變阻器后再使用0﹣3V量程，操作比較麻煩．