Question

7．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(shí)驗(yàn)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(shí)物電路連接完整（要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)小燈變亮）．
（2）在連接電路時(shí)，開關(guān)必須斷開．若有A（5Ω 1A）、B（10Ω 0.5A）和C（20Ω 0.2A）三個(gè)滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行．
（3）在實(shí)驗(yàn)中，若電壓表示數(shù)為2V，則小燈泡的實(shí)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(dòng)，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時(shí)小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)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(shí)際功率的多組實(shí)驗(yàn)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?yàn)闊艚z電阻隨溫度的升高而增大．
（5）小明同學(xué)連接好最后一根導(dǎo)線后，閉合開關(guān)，他發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑片，燈泡都很暗，且兩表示數(shù)不變，出現(xiàn)上述故障的原因可能是：①滑動(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱；②電源電壓太�。�
（6）在該實(shí)驗(yàn)后把小燈泡換成一個(gè)定值電阻，還可探究B的關(guān)系（選填“A”或“B”）．
A．電流與電阻    B．電流與電壓．
（7）電路連接好后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光，電壓表的指針有明顯偏轉(zhuǎn)，但電流表的指針卻沒有偏轉(zhuǎn)，請問發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是：電流表短路．
（8）小明同學(xué)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，接下來他首先應(yīng)進(jìn)行的操作是C．
A．檢查電路是否斷路B．更換小燈泡
C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（9）某同學(xué)還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，滑動(dòng)變阻器選用C，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，他更換的定值電阻R的阻值不能大于5Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)小燈變亮，說明滑動(dòng)變阻器使用左半段電阻絲，滑動(dòng)變阻器應(yīng)接左下接線柱，把燈泡與滑動(dòng)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）連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開；由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)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(shí)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(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，使燈泡電壓變大，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的接法判斷滑片的移動(dòng)方向；當(dāng)燈泡電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；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真正原因．
（5）滑動(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱或電源電壓太小，燈泡亮度很暗，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析答題．
（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路與實(shí)驗(yàn)器材分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（7）常見的電路故障現(xiàn)象有斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（8）燈泡實(shí)際功率太小，燈泡不發(fā)光，可以移動(dòng)滑片，減小電路電阻，增大電路電流，增大燈泡實(shí)際功率，觀察燈泡是否發(fā)光．
（9）探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出電阻阻值．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是3.8V電壓表應(yīng)選0～15V量程，滑動(dòng)變阻器接左下接線柱，燈泡與滑動(dòng)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）為保護(hù)電路，在連接電路時(shí)，開關(guān)必須斷開；燈泡正常發(fā)光時(shí)電路電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓：U_滑=U-UL=6V-3.8V=2.2V，
由I=$\frac{U}{R}$得：滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω＞5Ω，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選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(shí)際功率小于燈泡額定功率；
由電路圖可知，應(yīng)向A移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)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(shí)，燈泡正常發(fā)光，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?yàn)闊艚z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(shí)際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大，所以圖線不是直線．
（5）閉合開關(guān)，無論怎樣移動(dòng)滑片，燈泡都很暗，說明燈泡實(shí)際功率很小，電路電流很小，且兩表示數(shù)不變，說明滑動(dòng)變阻器不能改變電路電阻，可能的電路故障是：①滑動(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱；②電源電壓太�。�
（6）在該實(shí)驗(yàn)后把小燈泡換成一個(gè)定值電阻，電阻阻值不變，移動(dòng)滑片可以改變電阻兩端電壓，用電流表測出不同電壓下的電流，該實(shí)驗(yàn)可以探究電流與電壓的關(guān)系，故選B．
（7）電路連接好后，閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光，說明電路不存在斷路；電流表的指針沒有偏轉(zhuǎn)，可能是電流表短路造成的．
（8）閉合開關(guān)，電流表、電壓表均有示數(shù)，說明電路不存在斷路，燈泡不發(fā)光，可能是燈泡實(shí)際功率太小不足以引起燈泡發(fā)光造成的，可以移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，故選C．
（9）電源電壓為6V，電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，則滑動(dòng)變阻器分壓為6V-2V=4V，滑動(dòng)變阻器分壓為定值電阻電壓的兩倍，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為定值電阻的2倍，滑動(dòng)變阻器最大阻值為10Ω，則定值電阻的最大阻值為5Ω．
故答案為：（1）如圖所示；（2）斷開；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；（5）滑動(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱；電源電壓太��；（6）B；（7）電流表短路；（8）C；（9）5．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、連接實(shí)物電路圖、滑動(dòng)變阻器的選擇、電路故障分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、滑動(dòng)變阻器的作用等，是實(shí)驗(yàn)的�？紗栴}，一定要掌握；連接實(shí)物電路圖時(shí)，要注意電表量程的選擇，注意題目要求．