Question

【题目】小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”，已知电源电压恒为6V，小灯泡正常工作时的电压为3.8V，电阻约为12Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”．
（1）请用笔画线代替导线，完成图1实物电路的连接．
（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电压表瞬间满偏，电流表指针几乎不动，电路的故障是 ． （电路只有一处故障）
（3）排除故障后，继续实验，闭合开关，移动滑片，当电压表的指针在某电压值时，（请在图2中标出相应的电压值），小灯泡正常发光，电流表的示数如图3所示，小灯泡的额定功率是W．
（4）测量完灯泡的额定功率后，小明有测量了几组数据，计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大，原因是 ．
（5）【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量，实验电路图如图4所示，实验结束后，两人对实验进行了交流与评估． ①小红的实验结果误差较大，理由是 ．
②小明的实验更不容易操作，理由是 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：
（2）滑动变阻器断路
（3）1.14
（4）灯丝电阻随温度升高而增大
（5）电压表应选择0﹣15V量程，量程过大，所以电压的测量不够精确；电源电压6V，操作中电压表先使用0﹣15V量程，调节变阻器后再使用0﹣3V量程，操作比较麻烦
【解析】解：（1）测量小灯泡的额定功率实验中，电流表应与灯泡串联，由欧姆定律可知灯泡正常发光的电流约为：I= = ≈0.32A，由此完成电路连接如图所示： ；（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电流表指针几乎不动，说明电路可能有断路，电压表瞬间满偏，说明电压表到电源间是通路，所以电路的故障是与电压表并联的滑动变阻器断路了；（3）根据图3，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，所以灯泡正常发光时的电流为0.3A，则灯泡的额定功率：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；（4）随着电压的变大，通过灯丝的电流变大，灯丝产生的热量变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻值变大，即灯丝电阻随温度升高而增大；【评估】
由题知，电源电压恒为6V，而小灯泡额定电压为3.8V，
①由图4小红的实验电路知，电压表应选择0﹣15V量程，量程过大，所以电压的测量不够精确；
②由图1知，小明的实验中电压表测滑动变阻器两端电压，闭合开关前变阻器阻值要滑到最大值处，
由串联电路的分压原理知： = ，即： = = ，则UR= U= ×6V=3.75V，
所以电压表要使用0﹣15V量程，调节滑动变阻器后，因为灯泡正常发光电压3.8V，变阻器两端此时电压为6V﹣3.8V=2.2V，所以为了精确测量再将电压表换成0﹣3V量程，所以操作麻烦．
所以答案是：（1）见上图；（2）滑动变阻器断路；（3）1.14；（4）灯丝电阻随温度升高而增大；
【评估】①电压表应选择0﹣15V量程，量程过大，所以电压的测量不够精确；
②电源电压6V，操作中电压表先使用0﹣15V量程，调节变阻器后再使用0﹣3V量程，操作比较麻烦．