Question

用伏安法测定额定电压为3.8V小灯额定功率．电源电压为6V，灯泡电阻约为8Ω．

（1）试验器材

 

（2）原理

 

（3）请在图1的方框中画出实验电路图．  
（4）根据图1实验电路图连接试验器材．要求：滑片P右移时灯变亮．
（5）根据电路图连接图2试验器材时，开关应该

 

，
（6）开关闭合之前，滑动变阻器的滑片应位于

 

端（左、右），滑动变阻器的作用是：
①

 

②

 

（7）小刚合理地连接好电路，闭合开关，出现以下故障，请分析故障产生的原因．
故障 1：开关闭合，灯不亮，电流表有示数，电压表示数为0原因是

 

故障 2：开关闭合，灯不亮，电压表有示数约为6V，电流表示数为0原因是

 

故障 3：开关闭合，灯较亮，无论怎样移动滑片P，灯泡亮度都不变，一会儿灯泡熄灭．原因是

 

故障 4：开关闭合，灯较暗，无论怎样移动滑片P，灯泡亮度都不变，原因是

 

（8）开关闭合后，电压表示数为2.5V，要使小灯泡正常发光，则应将滑片向

 

端（左、右）移动，使电压表示数为

 

V此时电流表的示数如图3所示，通过小灯泡的电流为

 

A；
（9）小灯泡的额定功率为

 

W．小灯泡正常发光时灯丝电阻是

 

（10）当灯丝两端电压增大时，灯丝电阻也增大．你认为引起灯丝电阻变化的原因是：

 

；有何生活经验或科技应用能支持你的观点

 

．

Answer 1

分析：（1）需要用电压表测出小灯泡两端的电压、用电流表测出电流；
（2）测量电功率的原理公式P=UI；
（3）电压表和小灯泡并联，电流表和灯泡串联，滑动变阻器和灯泡串联；
（4）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，根据实验电路图连接实物电路图，连接电路时，要注意电表正负接线柱不要接反；
（5）连接实验器材时，开关应该断开；
（6）滑动变阻器的滑片应滑到电阻最大位置，起保护电路和调节灯泡两端电压和灯泡中电流的作用；
（7）电路故障可能为断路或短路，根据故障现象分析电路故障原因；
（8）电压表示数小于灯泡额定电压，为使灯泡正常发光，应移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表示数等于灯泡额定电压，此时灯泡正常发光；由图示电流表确定电流表量程与分度值，读出电流表示数；
（9）由电功率公式求出灯泡电功率，由欧姆定律求出灯泡电阻；
（10）从温度对电阻的影响分析答题；找生活中电阻跟温度有关的现象，例如烧坏灯泡在闭合开关的瞬间．

解答：解：（1）用伏安法测定额定电压为3.8V小灯额定功率实验中，用到的实验器材：电源、开关、导线、电压表、电流表、滑动变阻器和小灯泡；
（2）测出电压和电流，根据P=UI求出电功率；
（3）电压表和小灯泡并联，电流表和灯泡串联，滑动变阻器和灯泡串联，电路图如下：

（4）灯泡额定电压是3.8V，电压表选0～15V量程，灯泡正常发光时的电流I=

U

R

=

3.8V

8Ω

=0.475A，电流表应选0～0.6A量程，根据电路图连接实物电路图，实物电路图如下图所示：

（5）连接实验器材时，开关应该断开．
（6）开关闭合之前滑动变阻器的滑片应位于右端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大；起到保护电路和调节灯泡两端电压和灯泡中电流的作用．
（7）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或灯泡之外电路断路造成的；
故障 1：开关闭合，灯不亮，电流表有示数，说明电路不存在断路；电压表示数为0，可能是电压表并联电路之外电路存在断路，或与电压表并联的灯泡短路；综合分析可知，电路故障是灯泡短路；
故障 2：开关闭合，灯不亮，电流表示数为0，说明电路中出现断路，电压表有示数约为6V，原因是与电压表并联的小灯泡断路；
故障 3：开关闭合，灯较亮，无论怎样移动滑片P，灯泡亮度都不变，说明滑动变阻器的接线都接在上方，起不到分压作用，灯泡两端电压较大，所以一会儿灯泡熄灭；
故障 4：开关闭合，灯较暗，无论怎样移动滑片P，灯泡亮度都不变，说明滑动变阻器的接线都接在下方，连入电路的电阻值最大，通过灯泡的电流较小，所以灯泡较暗；
（8）电压表示数为2.5V，小于灯泡额定电压，为了使小灯泡正常发光，由电路可知，应向左移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压变大，直到电压表示数等于灯泡额定电压3.8V为止；由图3示电流表可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.5A；
（9）灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.5A=1.9W；
∵I=

U

R

，∴灯泡正常发光时灯丝电阻R=

U

I

=

3.8V

0.5A

=7.6Ω；
（10）灯泡电压与电流变化时，灯泡实际功率变化，灯泡温度发生变化，而此时灯泡电阻发生变化，这说明灯丝电阻随温度的变化为变化；
解答：灯泡烧坏通常在闭合开关瞬间，原因是：闭合开关时，灯丝温度低，电阻小，根据Q=

U2

R

t，电压一定，通电时间一定，电阻越小，产生热量越多，熔断灯丝．
故答案为：（1）电源、开关、导线、电压表、电流表、滑动变阻器和小灯泡；（2）P=UI；（3）实验电路图如上图；（4）实物电路图如上图所示；（5）断开；（6）右；（7）灯泡短路；灯泡断路；滑动变阻器的接线都接在上方；滑动变阻器的接线都接在下方；（8）左；3.8；0.5；（9）1.9；7.6Ω；（10）灯丝电阻随温度变化而变化；灯泡烧坏通常在闭合开关的瞬间．

点评：本题考查了实验电路设计、连接实物电路图、电路故障分析、滑动变阻器的调节、电表读数、求灯泡功率、求电阻、影响灯丝电阻的因素等问题；涉及的问题很多；应根据实验目的与实验器材设计实验电路；连接实物图时，要处于电表量程的选择，注意电表正负接线柱不要接反．