Question

4．在实验课上，小涵同学运用如图所示的实验器材做“测小灯泡电功率”的实验，其中小灯泡标有“3.8V”的字样，请回答以下问题．   
（1）请你用笔画线将图中的器材连接完整，要求导线不交叉，且滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯泡变亮．
（2）小涵同学连接电路，当连接最后一根导线时，灯泡立即发光，并且移动变阻器的滑片时，电压表和电流表的示数变化相反，出现这种现象的原因是：连接电路时，开关没有断开；电压表并联在滑动变阻器两端．
（3）小涵改正了电路连接错误后的实验记录如表所示：

实验序号	电压（V）	电流（A）	电功率（W）	灯泡亮度
1	1.5	0.18		暗
2	3.8	0.3		亮
3	4.5	0.32		很亮

对表中的数据进行处理，该实验的结论是？回忆你所学过的电学知识，对表中的数据进行处理，你还能得出什么结论？
要求：写出你分析处理数据并得到结论的过程．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯泡变亮说明变阻器接入电路中的电阻变小，即右下方接线柱必须接入电路中；
（2）当连接最后一根导线时，灯泡立即发光，说明实验前开关未处于断开状态；电流表的示数增大时，灯泡两端的电压增大，滑动变阻器两端的电压减小，据此得出答案；
（3）根据P=UI求出3次灯泡的电功率，然后分析实际电压和实际功率、灯泡亮暗的关系；根据欧姆定律求出3次灯泡的电阻，然后得出灯丝电阻与温度的关系．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为3.8V，则电压表的量程为0～15V，且与灯泡并联，
滑动变阻器的右下方接线柱接入电路中时，滑片P向右滑动时灯泡变亮，如下图所示：

（2）连接完最后一根导线时灯泡发光的原因是：连线时，开关没有断开；
电流表的示数增大时，灯泡两端的电压增大，滑动变阻器两端的电压减小，原因是：电压表并联在滑动变阻器两端；
（3）当U₁=1.5V时，灯泡的电功率P₁=U₁I₁=1.5V×0.18A=0.27W，
当U₂=3.8V时，灯泡的电功率P₂=U₂I₂=3.8V×0.3A=1.14W，
当U₃=4.5V时，灯泡的电功率P₃=U₃I₃=4.5V×0.32A=1.44W，
则U₁＜U₂＜U₃，P₁＜P₂＜P₃，
结论一：灯两端的实际电压越大，实际功率越大，灯泡越亮；
（或者 P_额=1.52W；当U_实＜U_额时，P_实＜P_额；当U_实＞U_额时，P_实＞P_额．）
灯泡的电阻分别为：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.18A}$≈8.3Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω，R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{4.5V}{0.32A}$≈14Ω，
则U₁＜U₂＜U₃，R₁＜R₂＜R₃，
结论二：灯泡两端电压越大，灯泡越亮，灯丝温度越高，分析可得灯丝的电阻随温度的升高而增大．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）连接电路时，开关没有断开；电压表并联在滑动变阻器两端；
（3）如上所示．

点评 本题考查了电压表、滑动变阻器的正确使用和连接以及电路现象的判断、欧姆定律、电功率公式的应用，分析好实验数据得出结论是本题的关键．