Question

3．在測定小燈泡額定電功率的實驗中，電源電壓是4.5V，小燈泡的額定電壓是2.5V，電阻約為10Ω，滑動變阻器甲的規(guī)格為“15Ω   1A”，滑動變阻器乙的規(guī)格為“5Ω   2A”．

（1）本實驗中應該選擇滑動變阻器甲（甲/乙）．
（2）如圖甲所示是小強同學連接的實驗電路，其中有一個導線連接錯誤，請在錯誤的導線上畫“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的導線．
（3）小強將電路連接正確后，閉合開關，發(fā)現小燈泡不亮，電壓表和電流表均有較小的示數，產生這一現象的原因可能是滑動變阻器連入電路阻值過大（寫一種即可）．
（4）小強同學閉合開關．移動滑片P到某一點時，電壓表示數如圖乙所示，若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖中滑片P向A（A/B）端移動，直到電壓表的示數為2.5V．
（5）移動滑片P，小強記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據圖象信息可算出小燈泡的額定功率是0.75W；同時根據圖象信息還得出小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大（增大/減小/不變）．

Answer 1

分析 （1）根據歐姆定律求出小燈泡正常發(fā)光時的電流，然后根據串聯電路電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，
最后根據I=$\frac{U}{R}$的變形公式R=$\frac{U}{I}$求出滑動變阻器接入電路的阻值即可選擇滑動變阻器；
（2）實物連接圖中找錯誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：
從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負接線柱的接入方法上考慮．
從滑動變阻器接線柱的選擇考慮；
（3）閉合開關前滑片應置于最大阻值處，滑動變阻器連入電路阻值過大，電路中電流很小，電壓表示數很��；
（4）由圖示電表確定其量程與分度值，讀出電表示數；根據電壓表示數與燈泡額定電壓的關系確定滑片的移動方向；
（5）當電壓表的示數等于小燈泡的額定電壓時，此時小燈泡正常發(fā)光；根據圖象讀出小燈泡正常發(fā)光時的電流，根據P=UI求出小燈泡的額定功率．
根據R=$\frac{U}{I}$計算燈泡在0.5V、1.5V、2.5V時的電阻，判斷燈泡電阻隨電壓變化規(guī)律．
根據電阻大小的影響因素，分析電阻變化的原因．

解答 解：（1）小燈泡正常發(fā)光時電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時根據串聯電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知：
滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_額=4.5V-2.5V=2V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω＞5Ω，
故本實驗中應該選擇規(guī)格為“15Ω  1A”的甲滑動變阻器．
（2）經分析，滑動變阻器與燈泡并聯錯誤．
如果電流從電流表出來，先經過燈泡，再滑動變阻器，到電源的負極．只移動一根導線的情況下，會造成電壓表測滑動變阻器兩端電壓．
如果電流從電流表出來，先經過滑動變阻器，再經燈泡到電源的負極，只改變一根導線，電壓表測燈泡電壓，符合題意．如圖．

（3）電流表指針稍有偏轉，說明整個電路是通路，電壓表指針幾乎不動說明燈泡燈泡的電阻相對于整個電路的電阻來說很小，所以燈泡能夠分得的電壓很小，其原因是滑動變阻器連入電路阻值過大所致．
（4）由圖乙所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，所示為2.2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，要測燈泡額定功率，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓增大，所以向A端移動滑片，直到電壓表的示數為2.5V．
（5）要使小燈泡正常發(fā)光，應該讓小燈泡兩端的電壓等于額定電壓，即電壓表的示數為2.5V；
由圖丙可知，小燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A，則小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
根據R=$\frac{U}{i}$可知燈泡的電阻變大，可見燈泡電阻隨溫度的增大而增大．
故答案為：（1）甲；（2）略；（3）滑動變阻器連入電路阻值過大；（4）A；2.5V；（5）0.75；增大．

點評 本題考查了實驗注意事項、電表讀數、求電阻、求燈泡額定功率等問題；對電表讀數時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．