Question

9．甲、乙、丙三同学分别利用图甲做“测定小灯泡的功率”实验，除了小灯泡外他们所使用的器材规格均相同，小灯泡的额定电压可能是“2.3V”、“2.5V”或“3.8V”，功率相差不大．
（1）甲同学连接好电路后，闭合开关，发现电流表和电压表指针的转向情况如图乙所示，则可能的原因是：电流表正负接线柱接反了，电压表所选量程过小．

（2）乙同学正确连接好电路，闭合开关时记录了第1组数据，当小灯泡正常发光时记录了第2组数据，把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下，后熄灭，并记录了第3组数据，如表所示．则他们所用电源的电压为4.5V，乙同学所用灯泡的额定功率为0.65 W．

物理量 实验序号	电压表 示数	电流表 示数	小灯 亮暗程度
1	1.3V	0.16A	暗
2	2.5V	0.26A	正常发光
3	4.5V	0A	不发光

（3）当丙同学所选用的小灯正常发光时，电压表的示数如图丁所示，而滑片恰好在滑动变阻器的中点上，此时滑动变阻器连入电路的电阻值为10Ω，丙同学所选用灯泡正常发光时的电流为0.22A．
（4）三位同学用实验记录的数据来计算小灯泡灯丝的电阻，都发现灯丝的电阻值会变化，请你给他们作出合理的解释：灯丝的电阻值受温度影响．

Answer 1

分析 （1）根据电流表和电压表使用规则及图中电表指针所处位置判断出现的原因；
（2）连接好电路，根据第二组灯泡正常工作的数据，利用公式P=UI计算灯泡额定功率；继续移动滑片到端点时，电路电流增大，灯泡被烧坏，变阻器的阻值为零，此时电压表示数为电源电压；
（3）第一组数据时滑动变阻器阻值最大，根据第一次实验数据和第二问所求电源电压，利用串联电路的特点和欧姆定律求得滑动变阻器的最大阻值，求得滑片中点时接入电路的电阻，读出图丁此时灯泡电压，用电源电压减去这个电压得到变阻器电压，最后利用欧姆定律求得滑动变阻器电流，也就是灯泡电流；
（4）根据灯泡电阻变化可能受温度影响来考虑解题．

解答 （1）由图乙可知：电流表指针反转说明正负接线柱接反了；电压表指针超出刻度说明所选电压表量程太小，应换接大量程；
（2）甲同学的第3组数据，当把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下后熄灭，即灯泡两端电压超过灯泡的额定电压时，灯泡被烧坏．电压表串联在电路中，测电源电压，电源电压为4.5V；连接好电路，灯泡正常工作时，电压为2.5V，电流为0.26A，所以，灯泡额定功率为：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（3）甲同学的第一次实验中滑片处于最大阻值处，闭合开关得到第一组数据，滑动变阻器电压为：U₁=U_总-U_L=4.5V-1.3V=3.2V，
滑动变阻器最大阻值为：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3.2V}{0.16A}$=20Ω
乙同学实验时，灯泡与滑动变阻器串联，使用的滑动变阻器相同，滑片恰好在滑动变阻器的中点上；
∴滑动变阻器接入电路的电阻：R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；电压表选择0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，则灯泡电压为2.3V，
根据串联电路的总电压等于各部分电压之和可得：
变阻器两端的电压U′=U-U_L=4.5V-2.3V=2.2V，
根据串联电路电流处处相等，所以灯泡电流为：I_L=I′=$\frac{{U}^{′}}{{R}^{′}}$=$\frac{2.2V}{10Ω}$=0.22A，
（4）灯泡电阻会受到温度的影响，随着灯泡亮度的不同，灯泡温度也不同，所以电阻也就不同．
故答案为：（1）正负接线柱接反了；所选量程过小；（2）4.5V；0.65；（3）10；0.22；（4）灯丝的电阻值受温度影响．

点评 本题考查测量小灯泡功率的实验，实际上对实验操作考查的不多，重点考查欧姆定律的运用，计算量大，分析过程复杂，难度较大．