Question

12．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡额定电压为3.8V（电阻约为10Ω），电源电压为6V．
（1）小敏连接了如图1所示的部分实物电路，请你用笔画线代替导线，将电路连接完整．
（2）若有规格分别为“5Ω　1A”“20Ω　0.5A”和“50Ω　0.2A”的三个滑动变阻器供选择，为了使实验能顺利进行，应选用规格为20Ω 0.5A的滑动变阻器接入电路．
（3）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，其原因是电流表的正负接线柱接反了
（4）小敏同学连接好电路后，闭合开关，他发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡都很暗，且两表示数不变，出现上述故障的原因可能是：滑动变阻器的两下接线柱接入电路．
（5）故障排除后，再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.34A，则小灯泡的额定功率是1.292W．
（6）小敏通过移动滑动变阻器的滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图2所示的I-U图象，通过分析图象，你能得到灯泡功率是1.292W或灯丝电阻随温度变化而变化（写出一条信息或规律即可）．

Answer 1

分析 （1）在“测量小灯泡的电功率”实验中，电流表要串联接入电路，电压表要并联接入电路，滑动变阻器采取一上一下的连接方式；
（2）测量小灯泡的电功率实验中，要测出额定电压下时的额电功率，根据串分压的知识，电阻的阻值越大，所需变阻器的阻值越大，根据串联电路特点及欧姆定律通过计算，确定变阻器的规格．
（3）电流表的正确接法“正进负出”
（4）无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡发光很暗，两表示数不变，说明滑动变阻器不起作用且连入的阻值较大，电路故障为滑动变阻器的两下接线柱接入电路；
（5）根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（6）在图象上找出灯泡额定电压下的电流，根据P=UI计算额定功率．根据R=$\frac{U}{I}$计算出灯泡在0.5V、1.5V、2.5V时的电阻值，比较电阻与电压的关系，通过分析影响电阻大小的因素找出变化原因．

解答 解：（1）电流表、滑动变阻器要与小灯泡串联接入电路，滑动变阻器要采取“一上一下”的连接方式；

（2）实验中，要测出额电功率，要保持小灯泡两端的电压为额定电压（小灯泡的电阻约为10Ω），所需变阻器的阻值最大，
电路中的电流为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
则R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-3.8V}{0.38A}$≈5.9Ω，应该选择“20Ω  0.5A”的变阻器．
（3）电流表的指针反向偏转，说明电流表的正负接线柱接反了；
（4）无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡发光很暗，两表示数不变，说明滑动变阻器不起作用且连入的阻值较大，电路故障为滑动变阻器的两下接线柱接入电路；
（5）因为灯泡的额定电压为3.8V，电流表的示数为0.34A，则灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.34A=1.292W．
（6）有（5）知灯泡的额定功率为1.292W
由图象可知：
灯泡在0.5 V、2 V、3 V时，对应的电流分别为：0.1A、0.25A、0.3A，
根据R=$\frac{U}{I}$得出，对应的电阻分别为：5Ω、8Ω、10Ω，
所以，灯泡电压增大，电阻逐渐增大．
在实验过程中，灯丝的长度、横截面积、材料不变，电压增大，温度升高，电阻增大，
所以，灯丝电阻可能随温度变化而变化．
故答案为：
（1）见上图；（2）20Ω  0.5A；（3）电流表的正负接线柱接反了；（4）滑动变阻器的两下接线柱接入电路；（5）3.8；1.292；（6）灯泡功率是1.292W或灯丝电阻随温度变化而变化．

点评 本题考查了电路故障分析、求灯泡的功率，是实验的常考内容，要掌握；分析电路故障时，考虑问题要全面，考虑到各种可能的故障原因，然后综合分析得出结论；由I-U图象找出电流与电压的对应关系是解题的关键．