Question

18．在“探究小燈泡的電功率”實驗中，小燈泡標有“2.5V”的字樣，實驗員提供了以下器材：待測小燈泡、銘牌為“10Ω　2A”、“50Ω　1A”的滑動變阻器各一個、電流表、電壓表、1.5V的干電池若干、開關(guān)、導(dǎo)線．
（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�。▽�(dǎo)線不允許交叉）
（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)S，小明在實驗過程中發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍小，原因是：變阻器最大阻值太�。辉搶嶒炛谢瑒幼冏杵鞯淖饔贸�了保護電路外，其作用主要是改變燈的電壓．
（3）改變滑動變阻器滑片的位置，測得幾組對應(yīng)的電壓與電流值，作出了如圖乙所示的U-I圖象，從圖象可知小燈泡的額定功率是0.625W，進一步分析圖象可得小燈泡的電阻隨著它兩端電壓的升高而增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）實驗結(jié)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(fā)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(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，使電流表A₁的示數(shù)為0.38A，此時小燈泡正常發(fā)光，電流表A₂的示數(shù)如圖丁所示，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻是11.9Ω（保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)滑片向右滑動時，阻值變大，確定變阻器連接，根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表選用的量程與燈并聯(lián)；
（2）電路連接正確，不是連接故障問題，而是器材的規(guī)格問題，從滑動變阻器規(guī)格方面考慮；
（3）分析圖象，利用P=UI，結(jié)合額定電壓2.5V，求出額定功率；根據(jù)小燈泡的電阻還受溫度影響分析；
（4）測燈正常發(fā)光時的電阻，先使燈正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點，由I=$\frac{U}{R}$確定燈正常發(fā)光時電流表A₁的示數(shù)，再利用并聯(lián)電路電流特點，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出其電阻．

解答 解：（1）要求滑動變阻器滑片向右滑時，電路中電流變小，即電阻變大，故滑片以左電阻絲連入電路中與燈串聯(lián)，燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，如下所示：

（2）如果其它元件規(guī)格符合要求的情況下，滑動變阻器總阻值太小，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，滑動變阻器阻值太小時，滑動變阻器分得的電壓小，使得小燈泡兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍�。�
（3）由乙圖可知當電壓為2.5V時，對應(yīng)的電流為0.25A，則小燈泡的額定功率是：
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
由圖象可得，通過 燈的電流隨電壓增大而增大，根據(jù)P=UI燈的功率增大，燈絲的溫度升高，因燈絲的電阻隨溫度升高而增大；故燈的電阻變大，即小燈泡的電阻隨著它兩端電壓的升高而 增大；
（4）分析電路圖丙可知，電阻R0與燈并聯(lián)，燈正常發(fā)光時，由并聯(lián)電路電壓的特點和歐姆定律，此時電阻中的電流為：
I=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A；
由圖丁可知電流表讀數(shù)為0.7A，根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點，故通過燈泡的電流為：
I′=I_并-I=0.7A-0.38A=0.32A，由歐姆定律，小燈泡的電阻為：
R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{3.8V}{0.32A}$≈11.9Ω．
故答案為：（1）電路圖如上圖；
（2）變阻器最大阻值太小；改變燈的電壓；
（3）0.625；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、反�，F(xiàn)象的分析、變阻器的作用、額定功率的計算、影響電阻大小的因素、及在沒有電壓表情況下設(shè)計實驗方案測電阻的以能力．