Question

20．小明同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压是6V，小灯泡的额定电压是3.8V，电阻约为8Ω．
（1）请你用笔画线代替导线帮他将图甲中的实物图连接完整．
（2）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于B（选填“A”或“B”）端．
（3）小明同学调节滑动变阻器，进行了几次实验，得到部分U和I的数据如下表所示：

实验次数	1	2	3	4	5
U/V	1.00	2.00	3.00	3.80	4.20
I/A	0.20	0.40	0.47	0.5	0.51
灯泡亮度	不亮	很暗	偏暗	正常	很亮

灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为1.9W．
（4）小明同学在对数据进行分析时发现：小灯泡灯丝电阻随电压的增大而增大（选填：“增大”或“减小”、“不变”）．在第1次实验中，小灯泡不亮的原因是小灯泡实际功率太小．
（5）当小明同学继续调节滑动变阻器测量时，把灯丝烧断了（其余元件完好），则此时电压表示数约为6V．
（6）小明同学在实验室借了甲：“10Ω   1.5A”、乙：“20Ω   1.2A”和丙：“30Ω  1A”三个滑动变阻器，你认为他完成上表实验所使用的滑动变阻器是：丙（选填：“甲”或“乙”、“丙”），理由是：为完成第一次实验，滑动变阻器接入电路的电阻至少为25Ω．

Answer 1

分析 （1）电流表用0.6A量程串联接入电路，滑动变阻器接右端上面接线柱串联在电路中；
（2）闭合开关前，接入电路的滑动变阻器阻值应最大．
（3）由图读出电流表示数I；
（4）电阻R=$\frac{U}{I}$，由表中数据知灯泡灯丝电阻随电压增大而增大；在第1次实验中，灯泡两端的电压U太小，功率P=UI太小，所以小灯泡不发光．
（5）灯丝烧坏时电压接近6V．
（6）根据第一次实验数据、串联电路的特点，求出第一次实验时滑动变阻器接入电路的阻值，然后判断选用哪一个滑动变阻器．

解答 解：（1）由欧姆定律，小灯泡的额定电流，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{8Ω}$=0.475A，确定电流表量程“0～0.6A”，滑动变阻器的一上一下连接，应接上接线柱，把灯泡与滑动变阻器串联接入电路，如下图所示：

（2）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于B端．
（3）由图知电流表的量程为0-0.6A，电流表示数I=0.5A；所以灯泡的额定功率为P=UI=3.8×0.5W=1.9W；
（4）通过R=$\frac{U}{I}$知，3、4、5次的电阻分别为：6.4Ω、7.6Ω、8.2Ω，故小灯泡灯丝电阻随电压的增大而增大；在第1次实验中，小灯泡不发光的原因是小灯泡实际功率太小．
（5）在测量灯泡在继续调节滑动变阻器时，把灯丝烧断了，则此时电压表示数约为6V．
（6）第一次实验时，灯泡电压U_灯=1.00V，由串联电路特点知，滑动变阻器电压U_滑=U-U_灯=6.00V-1.00V=5.00V；
电路电流I=0.20A，滑动变阻器阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{5.00V}{0.20A}$=25Ω；由此可见应选丙滑动变阻器，因为为完成第一次实验，滑动变阻器接入电路的电阻至少为25Ω．
故答案为：（1）如图所示；（2）B；（3）1.9；（4）增大；小灯泡实际功率太小；（5）6；（6）丙；为完成第一次实验，滑动变阻器接入电路的电阻至少为25Ω．

点评 本题考查了连接电路图、电流表的读数、找出电压与电阻的关系、滑动变阻器的调节、求滑动变阻器的阻值等问题、熟练掌握串联电路特点与欧姆定律是正确解题的关键．