Question

用伏安法測定額定電壓為3.8V小燈額定功率．電源電壓為6V，燈泡電阻約為8Ω．

（1）試驗器材

 

（2）原理

 

（3）請在圖1的方框中畫出實驗電路圖．  
（4）根據圖1實驗電路圖連接試驗器材．要求：滑片P右移時燈變亮．
（5）根據電路圖連接圖2試驗器材時，開關應該

 

，
（6）開關閉合之前，滑動變阻器的滑片應位于

 

端（左、右），滑動變阻器的作用是：
①

 

②

 

（7）小剛合理地連接好電路，閉合開關，出現以下故障，請分析故障產生的原因．
故障 1：開關閉合，燈不亮，電流表有示數，電壓表示數為0原因是

 

故障 2：開關閉合，燈不亮，電壓表有示數約為6V，電流表示數為0原因是

 

故障 3：開關閉合，燈較亮，無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，一會兒燈泡熄滅．原因是

 

故障 4：開關閉合，燈較暗，無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，原因是

 

（8）開關閉合后，電壓表示數為2.5V，要使小燈泡正常發光，則應將滑片向

 

端（左、右）移動，使電壓表示數為

 

V此時電流表的示數如圖3所示，通過小燈泡的電流為

 

A；
（9）小燈泡的額定功率為

 

W．小燈泡正常發光時燈絲電阻是

 

（10）當燈絲兩端電壓增大時，燈絲電阻也增大．你認為引起燈絲電阻變化的原因是：

 

；有何生活經驗或科技應用能支持你的觀點

 

．

Answer 1

分析：（1）需要用電壓表測出小燈泡兩端的電壓、用電流表測出電流；
（2）測量電功率的原理公式P=UI；
（3）電壓表和小燈泡并聯，電流表和燈泡串聯，滑動變阻器和燈泡串聯；
（4）根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據燈泡正常發光時的電流確定電流表量程，根據實驗電路圖連接實物電路圖，連接電路時，要注意電表正負接線柱不要接反；
（5）連接實驗器材時，開關應該斷開；
（6）滑動變阻器的滑片應滑到電阻最大位置，起保護電路和調節燈泡兩端電壓和燈泡中電流的作用；
（7）電路故障可能為斷路或短路，根據故障現象分析電路故障原因；
（8）電壓表示數小于燈泡額定電壓，為使燈泡正常發光，應移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使電壓表示數等于燈泡額定電壓，此時燈泡正常發光；由圖示電流表確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數；
（9）由電功率公式求出燈泡電功率，由歐姆定律求出燈泡電阻；
（10）從溫度對電阻的影響分析答題；找生活中電阻跟溫度有關的現象，例如燒壞燈泡在閉合開關的瞬間．

解答：解：（1）用伏安法測定額定電壓為3.8V小燈額定功率實驗中，用到的實驗器材：電源、開關、導線、電壓表、電流表、滑動變阻器和小燈泡；
（2）測出電壓和電流，根據P=UI求出電功率；
（3）電壓表和小燈泡并聯，電流表和燈泡串聯，滑動變阻器和燈泡串聯，電路圖如下：

（4）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表選0～15V量程，燈泡正常發光時的電流I=

U

R

=

3.8V

8Ω

=0.475A，電流表應選0～0.6A量程，根據電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如下圖所示：

（5）連接實驗器材時，開關應該斷開．
（6）開關閉合之前滑動變阻器的滑片應位于右端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大；起到保護電路和調節燈泡兩端電壓和燈泡中電流的作用．
（7）燈泡不亮，可能是燈泡斷路，或燈泡短路，或燈泡之外電路斷路造成的；
故障 1：開關閉合，燈不亮，電流表有示數，說明電路不存在斷路；電壓表示數為0，可能是電壓表并聯電路之外電路存在斷路，或與電壓表并聯的燈泡短路；綜合分析可知，電路故障是燈泡短路；
故障 2：開關閉合，燈不亮，電流表示數為0，說明電路中出現斷路，電壓表有示數約為6V，原因是與電壓表并聯的小燈泡斷路；
故障 3：開關閉合，燈較亮，無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，說明滑動變阻器的接線都接在上方，起不到分壓作用，燈泡兩端電壓較大，所以一會兒燈泡熄滅；
故障 4：開關閉合，燈較暗，無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，說明滑動變阻器的接線都接在下方，連入電路的電阻值最大，通過燈泡的電流較小，所以燈泡較暗；
（8）電壓表示數為2.5V，小于燈泡額定電壓，為了使小燈泡正常發光，由電路可知，應向左移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓變大，直到電壓表示數等于燈泡額定電壓3.8V為止；由圖3示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數是0.5A；
（9）燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.5A=1.9W；
∵I=

U

R

，∴燈泡正常發光時燈絲電阻R=

U

I

=

3.8V

0.5A

=7.6Ω；
（10）燈泡電壓與電流變化時，燈泡實際功率變化，燈泡溫度發生變化，而此時燈泡電阻發生變化，這說明燈絲電阻隨溫度的變化為變化；
解答：燈泡燒壞通常在閉合開關瞬間，原因是：閉合開關時，燈絲溫度低，電阻小，根據Q=

U2

R

t，電壓一定，通電時間一定，電阻越小，產生熱量越多，熔斷燈絲．
故答案為：（1）電源、開關、導線、電壓表、電流表、滑動變阻器和小燈泡；（2）P=UI；（3）實驗電路圖如上圖；（4）實物電路圖如上圖所示；（5）斷開；（6）右；（7）燈泡短路；燈泡斷路；滑動變阻器的接線都接在上方；滑動變阻器的接線都接在下方；（8）左；3.8；0.5；（9）1.9；7.6Ω；（10）燈絲電阻隨溫度變化而變化；燈泡燒壞通常在閉合開關的瞬間．

點評：本題考查了實驗電路設計、連接實物電路圖、電路故障分析、滑動變阻器的調節、電表讀數、求燈泡功率、求電阻、影響燈絲電阻的因素等問題；涉及的問題很多；應根據實驗目的與實驗器材設計實驗電路；連接實物圖時，要處于電表量程的選擇，注意電表正負接線柱不要接反．