Question

8．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，同學們用電壓表、電流表、開關、電壓為4.5V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和標有“20Ω 1.5A”的滑動變阻器，設計了如圖甲所示的電路圖（小燈泡的燈絲電阻約為10Ω）．

（1）請你按圖甲的電路圖，在圖乙的實物電路中，用筆畫線代替導線，將電流表正確連入電路（連線不得交叉）．
（2）若電流表正確接入圖乙電路，閉合開關前，某同學發現電路有一處錯誤，這個錯誤是滑動變阻器將下面兩個接線柱接入了電路．改正錯誤后，閉合開關，將變阻器滑片向右移動時，電流表示數變大，則變阻器接入電路的接線柱是BC（選填“AD”或“BC”）．
（3）測量過程中，當電壓表的示數為3.8V時，小燈泡正常發光，此時電流表的示數如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為1.52W．
（4）實驗過程中，若將電壓表和電流表互換位置，閉合開關后，小燈泡不亮（選填“亮”或“不亮”），這時電壓表的示數約為4.5V．
（5）另一組同學按圖甲電路圖連接好最后一根導線時，燈泡立即發出明亮耀眼的光并很快熄滅，檢查后發現電路連接正確，請你找出實驗中兩個操作不當之處：
①連接電路時，開關沒有斷開；②開關閉合前，滑動變阻器的滑片沒有移到阻值最大處．
（6）小明根據測量小燈泡實際功率的多組實驗數據，作出了I-U圖象，如圖丁所示．結果發現圖象不是直線，這表明通過小燈泡的電流與其兩端的電壓不成（填“成”或“不成”）正比，這是因為燈絲電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）由圖甲知，電流表應串聯入電路中，根據燈泡正常發光電流確定其量程；
（2）根據滑動變阻器一上一下的原則接線分析實物圖中的連接錯誤；
閉合開關，將變阻器滑片向右移動時，電流表示數變大，說明滑動變阻器接入電路的阻值減小，故將滑動變阻器的右下接線柱接入電路；
（3）當燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡正常發光；根據電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數，然后根據P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）電壓表與電流表互換，即：電流表與燈泡并聯，電壓表串聯接入電路，由于電壓表內阻很大，理想電壓表內阻為無窮大，電壓表串聯在電路相當于電路斷路，電路中沒有電流，燈泡不發光，但電壓表的正負接線柱與電源兩極相連；
（5）連接實物電路時，為保護電路，注意兩點：一是開關要斷開；二是滑動變阻器的滑片要移到最大阻值處；
（6）燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的原因．

解答 解：
（1）由圖甲知，電流表應串聯入電路中，由歐姆定律可得燈泡正常發光電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表使用0-0.6A量程，如圖所示：
；
（2）滑動變阻器需按一上一下的原則接線，由實物圖可知，滑動變阻器接線錯誤，即滑動變阻器將下面兩個接線柱接入了電路；
閉合開關，將變阻器滑片向右移動時，電流表示數變大，說明滑動變阻器接入電路的阻值變小，所以滑動變阻器接入電路的接線柱是BC或BD；
（3）當電壓表的示數為3.8V時，小燈泡正常發光；電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.4A，
則燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）電壓表和電流表位置互換，電壓表串聯接入電路，電路相當于斷路，電路中沒有電流流過，燈泡不發光；
由于電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，電壓表測量電源電壓，所以電壓表示數為4.5V；
（5）連接好最后一根導線，燈泡立即發光，說明在連接電路過程中開關沒有斷開；發出明亮耀眼的光并很快熄滅，說明電路中的電流太大了，把燈絲燒斷了，這是由于滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處造成的．
（6）圖線彎曲說明小燈泡的電流與其兩端的電壓不成正比，即燈泡的電阻值是變化的，不是定值，這是因為燈絲電阻隨溫度升高而增大，燈泡兩端電壓越大，通過燈的電流越大，燈泡的實際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大，所以圖線不是直線．
故答案為：
（1）如圖所示；
（2）滑動變阻器將下面兩個接線柱接入了電路；BC；
（3）3.8；1.52；
（4）不亮；4.5；
（5）①連接電路時，開關沒有斷開；②開關閉合前，滑動變阻器的滑片沒有移到阻值最大處．
（6）不成；燈絲電阻隨溫度的升高而增大．

點評 本題考查了連接實物電路圖、變阻器的使用方法、電路故障分析、電流表讀數、功率的計算等問題，連接電路圖時注意電表量程的選擇；這些也是電學實驗常考的內容，應在平時注意練習．