Question

18．在“探究小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡標(biāo)有“2.5V”的字樣，實(shí)驗(yàn)員提供了以下器材：待測(cè)小燈泡、銘牌為“10Ω　2A”、“50Ω　1A”的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)、電流表、電壓表、1.5V的干電池若干、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線．
（1）請(qǐng)將圖甲中的實(shí)物電路連接完整，要求滑動(dòng)變阻器滑片向右滑時(shí)，電路中電流變�。▽�(dǎo)線不允許交叉）
（2）正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，小明在實(shí)驗(yàn)過(guò)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��；該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用除了保護(hù)電路外，其作用主要是改變燈的電壓．
（3）改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，測(cè)得幾組對(duì)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(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師給同學(xué)們一個(gè)10Ω的定值電阻R₀和兩只電流表，讓他們測(cè)出標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，電路圖如丙所示，請(qǐng)你將實(shí)驗(yàn)過(guò)程補(bǔ)充完整；閉合開(kāi)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(shí)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(shí)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(dòng)時(shí)，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(wèn)題，而是器材的規(guī)格問(wèn)題，從滑動(dòng)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(cè)燈正常發(fā)光時(shí)的電阻，先使燈正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，由I=$\frac{U}{R}$確定燈正常發(fā)光時(shí)電流表A₁的示數(shù)，再利用并聯(lián)電路電流特點(diǎn)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出其電阻．

解答 解：（1）要求滑動(dòng)變阻器滑片向右滑時(shí)，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(dòng)變阻器總阻值太小，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器阻值太小時(shí)，滑動(dòng)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(dāng)電壓為2.5V時(shí)，對(duì)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(guò) 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(shí)，由并聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)和歐姆定律，此時(shí)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(diǎn)，故通過(guò)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��；改變燈的電壓；
（3）0.625；增大；
（4）0.38；11.9

點(diǎn)評(píng) 本題探究小燈泡的電功率，考查電路的連接、反常現(xiàn)象的分析、變阻器的作用、額定功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素、及在沒(méi)有電壓表情況下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)電阻的以能力．