Question

3．在“测量小灯泡的电功率”实验中，鹏鹏同学选择了一个铭牌为“4V  2W”的小灯泡进行测量，电源电压为6V，实验装置如图甲所示．

（1）实验室有如下四种滑动变阻器可以选择，应选用C
A.20Ω  0.2A     B.2Ω  1A    C.20Ω  1AD.2000Ω  1A
（2）请以笔画线代替导线，在图甲中完成电路连接．
（3）实际连接电路时，如果鹏鹏不小心把电流表与电压表的位置接反了，闭合开关后会造成D
A．电流表烧坏   B．灯泡烧坏    C．电压表烧坏    D．灯泡不亮
（4）改正电压表和电流表位置后，闭合开关，发现电流表的表盘如图乙所示，可能原因是电流表的正负接线柱接反了．
（5）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡亮了一次后随即熄灭，造成这种现象的原因可能是闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有滑到阻值最大处．
（6）实验数据记录如下表：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
电压U/V	4.5	4	3.5	3	2.5	2	1.5	1
电流I/A	0.56	0.55	0.51	0.48	0.42	0.34	0.27	0.18
发光情况	最明亮	明亮	亮	较亮	较暗	微光	熄灭	熄灭

从表中可以看出，灯泡在4V电压下的实际功率是2.2W．分析表中数据可知，导致家里的灯泡时亮时暗的原因可能是实际电压时高时低．将小灯泡的U-I图象绘制出来，发现图象不是一条直线，如图丙所示，形成的原因是：灯泡的电阻受温度影响．

Answer 1

分析 （1）根据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，根据该阻值选择滑动变阻器的规格．
（2）根据测量小灯泡电功率的实验原理可知，电压表与灯泡并联测其两端的电压，电流表与灯泡串联测通过的电流．
（3）电流表的电阻很小，电压表的电阻很大，小明把电流表与电压表的位置互换，电压表和灯泡、滑动变阻器串联，电流表和小灯泡并联，据此作出分析和解答．
（4）电流表指针反偏，说明电流表流入的电流方向不
（5）灯泡很亮随后熄灭→电流太大→电路总电阻太小→滑动变阻器的滑片没在最大阻值处．
（6）根据图象直接得出额定电压所对应的电流，从而算出小灯泡正常工作时的功率，灯泡的亮度由其实际电功率决定；
U-I图象的斜率代表灯丝的电阻，功率越大，灯丝的温度越高；

解答 解：（1）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L=6V-4V=2V，
由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{2W}{4V}$=0.5A，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω＞2Ω，排除B，
A．“20Ω  0.2A”0.2A＜0.5A，D、2000Ω  1A，阻值太大，不合适，
故只有C、“20Ω  1A”比较合适．
（2）根据测量小灯泡电功率的实验原理可知，电压表应并联在灯泡的两端，根据铭牌为“4V  2W”的小灯泡，电源电压为6V，因此电压表选择0～15V，如下图所示：

（3）鹏鹏把电流表与电压表的位置互换，电压表和灯泡、滑动变阻器串联，电流表和小灯泡并联，电流表的电阻很小，把小灯泡短路，所以小灯泡不亮；电压表的电阻很大，通过的电流很小，电流表几乎没有示数，不会被烧坏；电流表和滑动变阻器的电阻相对于电压表的电阻来说可以忽略不计，相当于电压表并联在电源两端，测量电源电压，所以电压表有示数，故选D．
（4）电流表指针反偏，说明电流表流入的电流方向不对，即正负接线柱接反了引起的
（5）灯泡很亮随后熄灭→电流太大→电路总电阻太小→闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有滑到阻值最大处，滑动变阻器不能起到保护电路的作用
（6）由图可知当小灯泡两端的电压为小灯泡的额定电压4V时，电流表的示数为0.55A，则灯泡的功率P=UI=4V×0.55A=2.2W；
小灯泡两端的电压不同，则实际功率不同，灯泡的亮度不同，导致家里的灯泡时亮时暗的原因可能是实际电压时高时低；
图象不是一条直线，由于电压越大，灯泡的实际功率越大即灯丝的温度越高，电阻越大，所以说灯丝的电阻会随温度的升高而增大．
故答案为：（1）C；（2）见上图；
（3）D；
（4）电流表的正负接线柱接反了；
（5）闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有滑到阻值最大处；
（6）2.2W、实际电压时高时低、灯泡的电阻受温度影响．

点评 本题考查了滑动变阻器的选择、连接电路图、实验现象分析、求灯泡电功率等问题，是实验的常考问题；连接电路图时，注意电表量程的选择，注意电压表正负接线柱不要接反．