Question

12．在“测量小灯泡电功率”实验中，小灯泡额定电压为3.8V（电阻约为10Ω），电源电压恒为6V．

（1）小敏连接了如图甲所示的部分实物电路，请你用笔画线代替导线，将电路连接完接，要求滑片P左移使滑动变阻器接入电路的阻值变小．
（2）若有规格分别为“5Ω 1A”“50Ω 0.5A”和“100Ω 0.2A”的三个滑动变阻器供选择，为了使实验能顺利进行，应选用规格为50Ω 0.5A的滑动变阻器连入电路．
（3）小敏同学连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡都不发光，且电流表示数为零，电压表示数为电源电压，出现上述故障的原因可能是灯泡断路
（4）故障排除后，再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡正常发光，此时电流表的示数（如图乙）为0.34A，则小灯泡的额定功率是1.292W．
（5）小敏通过移动滑动变阻器的滑片P，记下此时电压表和电流表的多组对应示数，并绘制成如图丙所示的I-U图象，结果发现图象为曲线，造成这一现象的原因可能是小灯泡灯丝的电阻会随温度变化．
（6）为探究电压一定时，流经导体的电流与导体电阻的关系，小敏将电压表量程更换为0～3V，且将小灯泡依次换成“5Ω”、“10Ω”、“20Ω”、“25Ω”的定值电阻，记下多组电流表和电阻数据．在该过程中，滑动变阻器除了保护电路，还有一个作用是改变电路中的电流，使R两端的电压不变，测出多组实验数据；若实验时小敏在更换定值电阻的过程中，发现电压表示数超量程，则她操作中的错误可能是滑动变阻器的滑片未移到阻值最大端．

Answer 1

分析 （1）在“测量小灯泡的电功率”实验中，电流表要串联接入电路，电压表要并联接入电路，滑动变阻器采取一上一下的连接方式；
（2）测量小灯泡的电功率实验中，要测出额定电压下时的额电功率，根据串分压的知识，电阻的阻值越大，所需变阻器的阻值越大，根据串联电路特点及欧姆定律通过计算，确定变阻器的规格．
（3）电流表无示数，说明电路存在断路；电压表有示数，且接近电源电压，说明电压表与电源两端直接连接，说明电压表并联电路之外电路不存在断路；综合分析可知：电路故障是：与电压表并联的灯泡断路；
（4）根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（5）温度会影响导体的电阻；
（6）滑动变阻器的作用有：保护电路、改变电路中的电流、改变电阻两端电压、多次测量；电压表测量的是电阻两端的电压，根据欧姆定律分析电压表的示数．

解答 解：（1）电流表、滑动变阻器要与小灯泡串联接入电路，滑动变阻器要采取“一上一下”的连接方式，滑片P左移使滑动变阻器接入电路的阻值变小，则滑动变阻器的a接线柱接入电路；如图所示：

（2）实验中，要测出额电功率，要保持小灯泡两端的电压为额定电压（小灯泡的电阻约为10Ω），所需变阻器的阻值最大，电路中的电流为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，则R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{6V-3.8V}{0.38}$≈5.9Ω，应该选择“50Ω  0.5A”的变阻器．
（3）电路连接好以后，闭合开关无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表无示数，而电压表有示数，且接近于电源电压，则电路出现的故障是：灯泡断路；
（4）因为灯泡的额定电压为3.8V，电流表的示数为0.34A，则灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.34A=1.292W．
（5）导体的电阻与温度有关，灯泡的功率越大，单位时间内产生的热量多，温度高，电阻会变大；
（6）探究电流与电阻的关系，需保持电阻两端电压不变，因此滑动变阻器除了保护电路外，还有改变电路中的电流，使R两端的电压不变，以多次实验得规律的作用；若实验时小敏在更换定值电阻的过程中，发现电压表示数超量程，说明电路中的电流比较大，电路的总电阻较小，则滑动变阻器的滑片未移到阻值最大端．
故答案为：（1）见上图；（2）50Ω  0.5A；（3）灯泡断路；（4）0.34；1.292；（5）温度；（6）改变电路中的电流，使R两端的电压不变，测出多组实验数据；滑动变阻器的滑片未移到阻值最大端．

点评 本题考查了电路故障分析、求灯泡的功率，是实验的常考内容，要掌握；分析电路故障时，考虑问题要全面，考虑到各种可能的故障原因，然后综合分析得出结论；由I-U图象找出电流与电压的对应关系是解题的关键．