题目内容

14．同学们在“测量小灯泡的电功率”实验中，所用电源电压为6V，灯泡的额定电压U0=3.8V，额定功率在1～1.5W的范围内．

（1）按图甲所示的电路图，请你用笔画线代替导线将图乙的电路补充完整．
（2）小明同学在实验过程中，将滑动变阻器的滑片P缓慢向B端移动，小灯泡的实际功率将变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）另一组的小聪同学在实验过程中发现电流表、电压表示数如图丙所示，此时灯泡的功率为0.4W，经分析造成这种现象的原因是电压表量程接错，应该接0～15V的量程，实际却接了0～3V的量程．
（4）小聪同学重新调整电路连接后，继续探究小灯泡在额定功率时的亮度，但发现无法准确读出额定电压，他用第（3）小问中所测得数据先算出灯泡的电阻RL，再根据P0=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{L}}$计算灯泡的额定功率．按此方案算出灯的额定功率比真实值偏大（选填“大”或“小”），其根本原因是灯泡的电阻随温度的变化而变化，第（3）小问算出灯泡的电阻RL小于灯泡正常发光时的阻值．

分析 （1）电流表、滑动变阻器与灯泡串联，电压表与灯泡并联，根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，滑动变阻器要按“一上一下”串联接入电路；
（2）由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，
根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化，根据P=UI可知灯泡实际功率的变化；
（3）根据电流表所选量程可读数，根据电压表指针位置读数，然后与电源电源比较即可知造成这种现象的原因；
（4）灯泡电阻随温度的变化而变化，题中所求电阻值RL与灯泡正常发光时的阻值不相等，根据P0=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$分析与真实值的差异．

解答 解：（1）滑动变阻器要“一上一下”串联接入电路，故只需将其上面任一接线柱与开关的右接线柱连接，
灯泡的额定电压U0=3.8V＞3V，故需将电压表的“15”接线柱与灯泡右接线柱连接，如图所示：

（2）由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，当滑片P缓慢向B端移动的过程中，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，由U=IR可知，灯泡两端的电压变大，根据P=UI可知，小灯泡的实际功率将变大；
（3）由图可知，电流表所选量程为0～0.6A，则由指针位置可知，此时电流表的示数是0.2A；
若图丙中电压表为0～15V量程，那么由指针位置可知，此时电压为10V，而电源电压为6V，所以电压表没有接0～15V量程，而是接了0～3V量程（即电压表量程接错了），故此时电压表的示数为2V；
此时灯泡的功率：P=UI=2V×0.2A=0.4W；
（4）因为灯泡电阻随温度的变化而变化，第（3）小问中所求电阻值RL与灯泡正常发光时的阻值不相等，
灯泡在额定电压3.8V下的电阻比2V下的电阻要大，而算额定功率时是用2V时灯泡的电阻，所以RL偏小，根据P0=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$可知，算出灯的额定功率比真实值偏大．
故答案为：（1）见上图；
（2）变大；
（3）0.4；电压表量程接错，应该接0～15V的量程，实际却接了0～3V的量程；
（4）大；灯泡的电阻随温度的变化而变化，题中所求电阻值RL小于灯泡正常发光时的阻值．

点评 本题考查了连接电路图、欧姆定律的应用、串联电路的特点，连接电路图时，要注意电表量程的选择，注意电表正负接线柱不要接反，第（4）小题有一定的难度，解题是时要注意认真分析．

练习册系列答案
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