Question

17．在测定额定电压为3.8V的小灯泡（电阻约为10Ω）额定功率的实验中，小许连接了如图甲所示的电路，电源的电压为6V且保持不变．

（1）请将实物电路图连接完整（要求滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变亮）．
（2）在连接电路时，开头必须断开．若有规格分别为“5Ω 1A”、“10Ω 0.5A”和“15Ω 0.2A”三个滑动变阻器可供选择，则应选择滑动变阻器10Ω0.5A连入电路，才能保证实验顺利进行．
（3）在实验中，若电压表示数为2V，则小灯泡的实际功率小于（填“大于”、“等于”或“小于”）额定功率；为了测定小灯泡的额定功率，必须将滑片P向A（填“A”或“B”）端移动，使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为1.596W．
（4）小许根据测量小灯泡实际功率的多组实验数据，作出了I-U图象，如图丙所示．结果发现图象不是直线，这是因为灯丝电阻随温度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，滑动变阻器的滑片向左移动时小灯变亮，说明滑动变阻器使用左半段电阻丝，滑动变阻器应接左下接线柱，把灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表与灯泡并联，即可完成电路连接．
（2）连接电路时，开关要断开；由串联电路特点及欧姆定律求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后根据该阻值选择滑动变阻器．
（3）灯泡在额定电压下的功率等于额定功率，由电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知灯泡两端的电压越小，灯泡的实际功率越小；
灯泡电压小于额定电压，为使灯泡正常发光，应移动滑动变阻器滑片使滑动变阻器接入电路的阻值减小，使灯泡电压变大，根据滑动变阻器的接法判断滑片的移动方向；当灯泡电压等于额定电压时，灯泡正常发光；由电功率公式P=UI可以求出灯泡电功率．
（4）灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的真正原因．

解答 解：（1）灯泡额定电压是3.8V电压表应选0～15V量程，滑动变阻器接左下接线柱，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表与灯泡并联，电路图如图所示．

（2）在连接电路时，开关必须断开；灯泡正常发光时电路电流I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，此时滑动变阻器两端电压
U_滑=U-UL=6V-3.8V=2.2V，
由I=$\frac{U}{R}$得：滑动变阻器接入电路的阻值
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2．V}{0.38A}$≈5.8Ω＞5Ω，滑动变阻器应选10Ω 0.5A．
（3）电压表示数2V小于灯泡额定电压3.8V，由电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知灯泡实际功率小于灯泡额定功率；
由电路图可知，应向A移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，灯泡两端的电压变大，当电压表示数等于灯泡额定电压3.8V时，灯泡正常发光，灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.42A=1.596W；
（4）图线弯曲说明小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，即灯泡的电阻值是变化的，不是定值，这是因为灯丝电阻随温度升高而增大，灯泡两端电压越大，
通过灯的电流越大，灯泡的实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大，所以图线不是直线．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；10Ω 0.5A．（3）小于；A；3.8；1.596；（4）灯丝电阻随温度的升高而增大．

点评 本题考查了实验注意事项、连接实物电路图、滑动变阻器的选择、电路故障分析、实验数据处理、滑动变阻器的作用等，是实验的常考问题，一定要掌握；连接实物电路图时，要注意电表量程的选择，注意题目要求．