Question

12．在“測量小燈泡電功率”實驗中，小燈泡額定電壓為3.8V（電阻約為10Ω），電源電壓恒為6V．

（1）小敏連接了如圖甲所示的部分實物電路，請你用筆畫線代替導線，將電路連接完接，要求滑片P左移使滑動變阻器接入電路的阻值變小．
（2）若有規格分別為“5Ω 1A”“50Ω 0.5A”和“100Ω 0.2A”的三個滑動變阻器供選擇，為了使實驗能順利進行，應選用規格為50Ω 0.5A的滑動變阻器連入電路．
（3）小敏同學連接好電路后，閉合開關，發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，小燈泡都不發光，且電流表示數為零，電壓表示數為電源電壓，出現上述故障的原因可能是燈泡斷路
（4）故障排除后，再次閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P，使小燈泡正常發光，此時電流表的示數（如圖乙）為0.34A，則小燈泡的額定功率是1.292W．
（5）小敏通過移動滑動變阻器的滑片P，記下此時電壓表和電流表的多組對應示數，并繪制成如圖丙所示的I-U圖象，結果發現圖象為曲線，造成這一現象的原因可能是小燈泡燈絲的電阻會隨溫度變化．
（6）為探究電壓一定時，流經導體的電流與導體電阻的關系，小敏將電壓表量程更換為0～3V，且將小燈泡依次換成“5Ω”、“10Ω”、“20Ω”、“25Ω”的定值電阻，記下多組電流表和電阻數據．在該過程中，滑動變阻器除了保護電路，還有一個作用是改變電路中的電流，使R兩端的電壓不變，測出多組實驗數據；若實驗時小敏在更換定值電阻的過程中，發現電壓表示數超量程，則她操作中的錯誤可能是滑動變阻器的滑片未移到阻值最大端．

Answer 1

分析 （1）在“測量小燈泡的電功率”實驗中，電流表要串聯接入電路，電壓表要并聯接入電路，滑動變阻器采取一上一下的連接方式；
（2）測量小燈泡的電功率實驗中，要測出額定電壓下時的額電功率，根據串分壓的知識，電阻的阻值越大，所需變阻器的阻值越大，根據串聯電路特點及歐姆定律通過計算，確定變阻器的規格．
（3）電流表無示數，說明電路存在斷路；電壓表有示數，且接近電源電壓，說明電壓表與電源兩端直接連接，說明電壓表并聯電路之外電路不存在斷路；綜合分析可知：電路故障是：與電壓表并聯的燈泡斷路；
（4）根據P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）溫度會影響導體的電阻；
（6）滑動變阻器的作用有：保護電路、改變電路中的電流、改變電阻兩端電壓、多次測量；電壓表測量的是電阻兩端的電壓，根據歐姆定律分析電壓表的示數．

解答 解：（1）電流表、滑動變阻器要與小燈泡串聯接入電路，滑動變阻器要采取“一上一下”的連接方式，滑片P左移使滑動變阻器接入電路的阻值變小，則滑動變阻器的a接線柱接入電路；如圖所示：

（2）實驗中，要測出額電功率，要保持小燈泡兩端的電壓為額定電壓（小燈泡的電阻約為10Ω），所需變阻器的阻值最大，電路中的電流為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，則R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{6V-3.8V}{0.38}$≈5.9Ω，應該選擇“50Ω  0.5A”的變阻器．
（3）電路連接好以后，閉合開關無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電流表無示數，而電壓表有示數，且接近于電源電壓，則電路出現的故障是：燈泡斷路；
（4）因為燈泡的額定電壓為3.8V，電流表的示數為0.34A，則燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.34A=1.292W．
（5）導體的電阻與溫度有關，燈泡的功率越大，單位時間內產生的熱量多，溫度高，電阻會變大；
（6）探究電流與電阻的關系，需保持電阻兩端電壓不變，因此滑動變阻器除了保護電路外，還有改變電路中的電流，使R兩端的電壓不變，以多次實驗得規律的作用；若實驗時小敏在更換定值電阻的過程中，發現電壓表示數超量程，說明電路中的電流比較大，電路的總電阻較小，則滑動變阻器的滑片未移到阻值最大端．
故答案為：（1）見上圖；（2）50Ω  0.5A；（3）燈泡斷路；（4）0.34；1.292；（5）溫度；（6）改變電路中的電流，使R兩端的電壓不變，測出多組實驗數據；滑動變阻器的滑片未移到阻值最大端．

點評 本題考查了電路故障分析、求燈泡的功率，是實驗的常考內容，要掌握；分析電路故障時，考慮問題要全面，考慮到各種可能的故障原因，然后綜合分析得出結論；由I-U圖象找出電流與電壓的對應關系是解題的關鍵．