Question

5．在“探究小燈泡的電功率”實驗中，小燈泡標有“2.5V”的字樣．

（1）請將圖甲中的實物電路連接完整，要求滑動變阻器滑片向右滑時，電路中電流變小（導線不允許交叉）．
（2）電路連接正確后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電壓表、電流表都有示數，造成這種現象的原因可能是滑動變阻器接入阻值太大，電路中電流太小．
（3）改變滑動變阻器滑片的位置，測得幾組對應的電壓與電流值，作出了圖乙所示的U-I圖象，從圖象可知小燈泡的額定功率是0.625W，小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而增大；從圖象還可以發現通過小燈泡的電流與其兩端電壓不成正比，造成這種現象的原因是小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大．
（4）實驗結束后，老師給同學們一個10Ω的定值電阻R₀和兩只電流表，讓他們測出標有“3.8V“字樣的小燈泡正常發光時的電阻，電路圖如丙所示，請你將實驗過程補充完整；閉合開關，調節變阻器的滑片，使電流表A₁的示數為0.38A，此時小燈泡正常發光，電流表A₂的示數如圖丁所示，則小燈泡正常發光時的電阻是11.9Ω（保留一位小數）．

Answer 1

分析 （1）根據燈的額定電壓確定電壓表量程，電壓表與燈并聯，根據要求將滑動變阻器串聯在電路中；
（2）閉合開關小燈泡不亮，可能為燈斷路或短路或通過燈的電流太小，電壓表、電流表都有示數則排除了燈斷路或短路的情況，只可能為電路中電流太小，據此作答；
（3）燈在額定電壓下的功率為額定功率，根據P_額=U_額I_額求出額定功率；分析曲線根據U=IR圖得出結論，燈絲的電阻隨溫度升高而增大；
（4）搞清電路圖丙的連接方式，燈在不同電壓下的電阻不同，為測出燈正常發光時的電阻必須使燈正常發光，在沒有電壓表的情況下，電流表A₁和定值電阻應起到電壓表的測量作用，通過移動變阻器的滑片，當燈正常發光時，根據圖丁讀出電流表A₂示數即干路上的總電流I₂，由并聯電路電流的特點求出燈此時的電流大小，由歐姆定律求出燈正常發光時電阻大小．

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用小量程，將電壓表并聯在燈的兩端；根據實驗要求，滑片右移時，電阻應變大，電流變小，所以滑片左電阻絲連入電路 中，連接電路如下圖所示：

（2）閉合開關小燈泡不亮，電壓表、電流表都有示數，原因可能是滑動變阻器接入阻值太大，電路中電流太小所致；
（3）由乙圖可知，當電壓為額定電壓2.5V時，對應的電流為0.25A，則小燈泡的額定功率是
P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W；由圖乙可知，通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據P=UI知，小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而增大；從圖象還可以發現通過小燈泡的電流I隨其兩端電壓U變化圖象不是直線，因U=IR，所以燈的電阻R不是定值，造成這種現象的原因是燈絲的電阻隨溫度升高而增大；
（4）分析電路圖丙可知，電阻R₀與燈并聯后再與變阻器串聯，通過移動變阻器的滑片，當電流表A₁示數為0.38A時，定值電阻R₀的電壓一定為3.8V，由并聯電路電壓的特點，燈的電壓為3.8V，則燈正常發光；根據圖丁知，電流表大量程分度值為0.1A，示數為0.7A，根據并聯電路電流規律，通過燈的電流為I=0.7A-0.38A=0.32A，則小燈泡的電阻為R′=$\frac{{U}_{額}}{I}=\frac{3.8V}{0.32A}$≈11.9Ω．
故答案為：（1）電路圖如上圖；
（2）滑動變阻器接入阻值太大，電路中電流太小；
（3）0.625；增大；燈絲的電阻隨溫度升高而增大；
（4）0.38；11.9．

點評 本題 探究小燈泡的電功率，考查電路 的連接、實驗的注意事項、額定功率的計算、影響電阻的因素、在沒有電壓表情況下設計實驗方案的能力，有一定難度．