Question

7．丽丽同学想利用图甲所给实验器材“测定小灯泡的额定功率”，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，灯泡的电阻约为10Ω．

（1）电路连接中有一处明显错误，请你在错误处打“×”，并在原图中画出正确电路连线．
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电压表示数为1V．此时应向右端移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光．若此时电流表的示数如图乙所示，其示数为032A，小灯泡的额定功率是1.216W．
（3）若另一组的小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P时发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是灯泡处断路 （写出一种即可）．
（4）在完成以上实验后，丽丽小组进一步测量并描绘出小灯泡的电流随电压变化的曲线如图丙所示，通过图象发现小灯泡中的电流跟它两端的电压不成正比，这说明灯丝电阻的大小是变化的，造成这一结果的原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（5）用该实验装置不能（选填“能”或“不能”）进行“探究电流与电压、电阻的关系”实验，理由是灯丝电阻是变化的，不是定值．
（6）如果将实验电路中的灯更换成定值电阻，可以进行“测量定值电阻的阻值”实验，此实验的原理是R=$\frac{U}{I}$，此实验与测小灯泡电功率实验最大的不同点在于，实验时需要对定值电阻的阻值进行多次测量并求平均值．
（7）假设电压表的0～15V量程已损坏，只有0～3V量程能正常使用．若丽丽利用原有器材测小灯泡的额定功率，请在图丁虚线框中画出她设计的电路图．

Answer 1

分析 （1）从电压表使用上判断错误；
（2）实验中，移动滑片使电压表示数等于小灯泡的额定电压，由此根据串联电路的分压原理确定滑片移动情况；由图乙读出此时电流表的示数就是额定电流，由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．
（3）小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路发生断路，电压表有示数，说明与电压表并联的电路断路；
（4）根据图象可知电流与电压的变化不成正比，说明灯泡电阻是变化的，从温度对电阻的影响分析原因；
（5）探究电流与电压、电阻的关系应采用控制变量法，由此分析；
（6）测电阻实验的原理是R=$\frac{U}{I}$，为了减小误差，测电阻的实验中要取多次量的平均值；
（7）电源电压为6V，根据串联电路电压特点，当灯泡电压为3.8V，滑动变阻器的电压为2.2V＜3V，可以利用0～3V量程测量滑动变阻器的电压．

解答 解：
（1）小灯泡的额定电压为3.8V，电压表测灯泡两端电压，所以应使用0-15V量程，由图甲可知错误是电压表量程选择0-3V错误，修改如图所示：
；
（2）电压表示数是1V＜3.8V，由电路图可知，应向右端移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，灯泡两端的电压变大，直到电压表示数等于灯泡额定电压3.8V时，灯泡正常发光；由图乙可知，电流表的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.32A，灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（3）小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路发生断路，电压表有示数，则电压表两端与电源连通了，说明与电压表并联的灯泡断路；
（4）由图象中曲线可知，随灯泡电压U增大，通过灯泡的电流I也增大，但不成正比；说明灯泡电阻是变化的，这是因为随灯泡电流的增大，灯泡实际功率变大，灯丝温度变化引起的，所以灯丝电阻受温度影响，随温度的变化而变化；
（5）探究电流与电压时，保持电阻不变，因为灯泡电阻会温度升高而增大，所以不能用此装置探究；
（6）测电阻实验的原理是R=$\frac{U}{I}$；灯泡电压不同时，其实际功率是不同的，所以实验中不能取平均值；但测定值电阻电阻时，为了减小实验的误差应取多次测量的平均值；
（7）当灯泡正常发光时，即要使灯泡电压为3.8V，则滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，所以把电压表并联在滑动变阻器的两端，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.2V时，即可进行实验．电路图如图所示：
．
故答案为：（1）见上图；（2）右；3.8；0.32；1.216；（3）灯泡处断路；（4）变化；灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）不能；灯丝电阻是变化的，不是定值；
（6）R=$\frac{U}{I}$；求平均值；（7）见上图．

点评 本题考查了连接实物电路图、设计实验电路、实验注意事项、电路故障分析、电表读数、求功率等问题，涉及的问题很多，是一道实验综合题，都是实验的常考问题，一定要掌握；对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．