Question

11．小雷同學(xué)發(fā)現(xiàn)家用白熾燈在剛開(kāi)燈的瞬間易燒壞，猜想白熾燈的電阻可能與燈絲的某個(gè)因素有關(guān)．于是他找來(lái)與白熾燈工作原理相同的小燈泡，按圖乙所示電路圖進(jìn)行探究．電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為10?．

（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，把圖甲電路按圖乙電路圖連接完整，使滑片P向右移動(dòng)時(shí)燈泡的亮度變暗．
（2）連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，小燈泡閃亮一下就熄滅了，檢查發(fā)現(xiàn)小燈泡的燈絲已燒斷．分析原因是閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為最小值（或?yàn)榱悖�，�?dǎo)致電流過(guò)大．
（3）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，更換燒壞的電路元件，進(jìn)行正確操作．調(diào)節(jié)滑片使燈泡逐漸變亮，記錄電流表和電壓表的一系列示數(shù)，在圖丁中繪制U-I圖象．當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖丙所示，燈泡的額定功率為0.65W．
（4）小雷用一個(gè)定值電阻更換小燈泡，進(jìn)行正確操作．調(diào)節(jié)滑片，記錄電流表和電壓表的一系列示數(shù)，在圖丁中再次繪制U-I圖象．由圖可知，定值電阻的阻值為10?．
（5）根據(jù)圖丁中a、b圖線初步判斷，小燈泡的電阻與燈絲的溫度有關(guān)．家用白熾燈在開(kāi)燈瞬間與（2）中小燈泡形成過(guò)大電流的原因是不同的．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，根據(jù)滑片P向右端移動(dòng)時(shí)燈的亮度變暗，確定變阻器的接線柱的連接方式；
（2）為保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)之前，滑動(dòng)變阻器接入電路電阻要最大；
（3）根據(jù)丙圖電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）通過(guò)定值電阻的電流與兩端的電壓成正比，圖線是一次函數(shù)，從圖象中讀出一組電壓和電流值，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻的阻值；
（5）根據(jù)歐姆定律求出燈絲在不同電壓下的電阻值，比較得出結(jié)論，燈絲的電阻隨溫度的升高增大．

解答 解：
（1）對(duì)照電路圖連接實(shí)物圖，燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，因要求滑片P向右移動(dòng)時(shí)燈泡的亮度變暗，即滑片右移時(shí)，連入電路中的電阻變大，滑動(dòng)變阻器的滑片左邊電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，小燈泡閃亮一下就熄滅，說(shuō)明電路連接關(guān)系是正確的，小燈泡熄滅燈絲燒斷，
原因是閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為最小值，導(dǎo)致電流過(guò)大而形成的；
（3）由圖丙知，電流表選擇的是0～0.6A量程，分度值為0.02A，電流表的示數(shù)為0.26A，
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（4）定值電阻大小不隨溫度的改變而改變，R=$\frac{U}{I}$為一定值，U-I圖象是正比例圖象，圖a是定值電阻的U-I圖象，
當(dāng)定值電阻兩端電壓為1V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.1A，則定值電阻的阻值為R═$\frac{U}{I}=\frac{1V}{0.1A}$=10Ω；
（5）圖線b是燈泡的U-I圖象，是一條曲線，找出圖中幾個(gè)電壓值0.5V、1V、1.7V、3V，對(duì)應(yīng)的電流分別為0.1A、0.17A、0.25A、0.27A，
根據(jù)歐姆定律求出對(duì)應(yīng)的電阻大小分別為5Ω、5.9Ω、6.8Ω、11.1Ω，得出的結(jié)論是：電阻隨電壓的增大而增大，原因是電壓越高，燈泡的實(shí)際功率越大，溫度越高，電阻越大；
家用白熾燈在剛閉合電路的瞬間容易燒壞，原因是剛開(kāi)始工作時(shí)，燈絲溫度較低，電阻較小，根據(jù)歐姆定律，通過(guò)的電流較大，所以與步驟（2）中小燈泡形成過(guò)大電流的原因不同．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）最小值；
（3）0.65；
（4）10；
（5）溫度；不同

點(diǎn)評(píng) 本題以測(cè)量小燈泡的額定功率的實(shí)驗(yàn)過(guò)程為基礎(chǔ)，分別考查了實(shí)物圖的連接、滑動(dòng)變阻器的使用、電流表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算以及影響電阻大小的因素，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，體現(xiàn)了從物理走向生活的新課標(biāo)理念．．