Question

3．在測定額定電壓為3.8V的小燈泡（電阻大約為10Ω）額定功率的實驗中，小明連接了如圖甲所示的電路，其中電源電壓為6V且保持不變．

（1）請將實物電路連接完整（要求：滑動變阻器的滑片向左移動時小燈變亮）．
（2）在連接電路時，開關(guān)必須斷開．若有A（5Ω1A）、B（10Ω 0.5A）和C（15Ω 0.2A）三個滑動變阻器可供選擇，則應(yīng)該選擇變阻器B（填“A”、“B”或“C”）連入電路，才能保證實驗順利進行．
（3）在實驗中，若電壓表示數(shù)為2V，則小燈泡的實際功率小于額定功率（填“大于”、“小于”或“等于”）；在此基礎(chǔ)上，為了能測量小燈泡的額定功率，必須將滑片P向A（填“A”或“B”）端移動，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為1.52W．
（4）小明根據(jù)測量小燈泡實際功率的多組實驗數(shù)據(jù)，作出了I-U圖象，如圖丙所示．結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖象不是直線，這表明通過小燈泡的電流與其兩端的電壓不成（填“成”或“不成”）正比，這是因為燈絲電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)歐姆定律確定電流表量程，滑動變阻器的滑片向左移動時小燈變亮，說明滑動變阻器使用左半段電阻絲，滑動變阻器應(yīng)接左下接線柱，把燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，即可完成電路連接；
（2）由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器；
（3）燈泡在額定電壓下的功率等于額定功率，由電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知燈泡兩端的電壓越小，燈泡的實際功率越�。�
燈泡電壓小于額定電壓，為使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)移動滑動變阻器滑片使滑動變阻器接入電路的阻值減小，使燈泡電壓變大，根據(jù)滑動變阻器的接法判斷滑片的移動方向；當(dāng)燈泡電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；
根據(jù)電流表量程和分度值讀出電流表示數(shù)，由電功率公式P=UI可以求出燈泡電功率；
（4）燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的原因．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表應(yīng)選0～15V量程，小燈泡電阻大約為10Ω，小燈泡正常發(fā)光時的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，電流表應(yīng)選0～0.6A量程；
動變阻器的滑片向左移動時小燈變亮，說明滑動變阻器使用左半段電阻絲，滑動變阻器應(yīng)接左下接線柱；
滑動變阻器接左下接線柱，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：
（2）由上知，燈泡正常發(fā)光時電路電流約為I=0.38A＞0.2A，不能選擇滑動變阻器C，此時滑動變阻器兩端電壓U_滑=U_總-U=6V-3.8V=2.2V，
由I=$\frac{U}{R}$得：滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω＞5Ω，不能選擇滑動變阻器A，應(yīng)選滑動變阻器B；
（3）電壓表示數(shù)2V小于燈泡額定電壓3.8V，由電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知燈泡實際功率小于燈泡額定功率；
由電路圖可知，應(yīng)向A移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，燈泡兩端的電壓變大，當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8V時，燈泡正常發(fā)光；
電流表量程0～0.6A，分度值0.02A，正常小燈泡發(fā)光時讀數(shù)為0.4A，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）圖線彎曲說明小燈泡的電流與其兩端的電壓不成正比，即燈泡的電阻值是變化的，不是定值，這是因為燈絲電阻隨溫度升高而增大，燈泡兩端電壓越大，
通過燈的電流越大，燈泡的實際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大，所以圖線不是直線．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）B；（3）小于；A；3.8；1.52；（4）不成；燈絲電阻隨溫度的升高而增大．

點評 本題考查了實驗注意事項、連接實物電路圖、滑動變阻器的選擇、電路故障分析、實驗數(shù)據(jù)處理、滑動變阻器的作用等，是實驗的�？紗栴}，一定要掌握；連接實物電路圖時，要注意電表量程的選擇，注意題目要求．