Question

14．在“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室为每个小组提供的器材有：电压恒为5v的电源一个，电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）各一个，开关一个，标有“20Ω  lA”的滑动变阻器一个，导线若干，额定电压为3.8V小灯泡一个．实验前电压表与电流表均已调零． 第一小组的同学实验时按如图甲所示方式连接电路．

（1）连接电路时，开关应断开．（选填“闭合”或“断开”）．
（2）开关闭合前，应把滑动变阻器的滑片调到A．（选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡短路．
（4）排除故障后，调节滑片到某一位置时，灯恰好正常发光．此时电流表的示数如图乙，则通过小灯泡的电流为0.4 A．
（5）该小组的同学们经过多次实验，记录了多组电压与电流值，并绘出如图丙所示图象．
通过分析图象，发现小灯泡灯丝电阻是变化的，这是由于灯丝电阻随灯丝温度升高而增大（或灯丝电阻与灯丝温度有关）．
（6）第二小组的同学在实验中发现，本组的电压表0～15V的量程已损坏，而0～3V的量程可以使用．经过研究设计了如图丁所示电路，完成了小灯泡功率的测量．实验时，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为1.2V时，小灯泡正常发光．
（7）第一小组的同学按电路图连接好最后一根导线，灯泡立即发出耀眼明亮的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出他们在实验中两个操作不当之处是：
①连接电路时开关没有断开
②滑动变阻器没有滑到阻值最大处．

Answer 1

分析 （1）在接线过程中，开关应处于断开状态．
（2）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处．
（3）电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，由此找故障的原因．
（4）根据图乙知电流表量程和分度值，读出其示数．
（5）从温度影响电阻的角度分析原因．
（6）由串联电路的电压特点分析说明．
（7）连接电路时，为保护电路，开关应断开，变阻器连入电路中的电阻最大．

解答 解：
（1）为了保护电路，在接线过程中，开关应断开，以避免因接线错误造成短路将电源烧坏；
（2）为了避免电路中电阻过小而烧坏电源或电表，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处，即A端．
（3）电流表有示数，说明整个电路是通路，而电压表无示数，灯泡也不亮，所以故障的原因可能是能灯泡短路了．
（4）由图乙电流表使用的是0-0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.4A．
（5）从图象还可以看出，通过小灯泡的电流随电压的增大而增大，根据P=UI灯的功率也增大，灯丝的温度升高，因灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以灯丝的电阻增大．
（6）由图丁，电压表测滑动变阻器两端电压，当灯泡正常发光时电压为3.8V，由串联电路电压的规律，此时滑动变阻器两端电压U_变=U-U_额=5V-3.8V=1.2V，即电压表示数为1.2V时，小灯泡正常发光．
（7）第一小组的同学按电路图连接好最后一根导线，灯泡立即发出耀眼明亮的光，并很快熄灭，说明连接电路时开关没有断开；同时说明电路中的电流很大，将灯烧坏，由欧姆定律知，变阻器连入电路中的电阻很小，故他们在实验中两个操作不当之处是：①连接电路时开关没有断开；②滑动变阻器没有滑到阻值最大处．
故答案为：（1）断开；
（2）A；
（3）小灯泡短路；
（4）0.4；
（5）灯丝电阻随灯丝温度升高而增大（或灯丝电阻与灯丝温度有关）；
（6）1.2；
（7）①连接电路时开关没有断开；②滑动变阻器没有滑到阻值最大处

点评 本题测量小灯泡电功率，考查实验注意事项、电路故障分析时，电流表的读数，影响电阻的因素及设计实验方案的能力，综合性较强．