Question

1．如图1所示是小强同学测量小灯泡电功率的电路图，电源电压为6V，小灯泡额定电压是3.8V，其灯丝电阻约为10Ω，可供选择滑动变阻器标有R₁“10Ω、1A”、R₂“20Ω、0.3A”、R₃“5Ω、1A”字样，电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V）．

（1）请用笔画线代替导线，按图1中的电路图把图2中的电路连接起来．
（2）为了较好地完成实验，小强同学应选用R₁（填字母序号）滑动变阻器连接入电路，当小强完成电路连接并闭合开关后，小强发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表示数接近电源电压，出现这种故障的可能原因是B（填字母代号）．
A．灯泡短路　　　　　B．灯泡断路；　　C．电压表短路请根据电表示数判断故障原因，
（3）排除故障后，当滑片在某个位置时，电压表如图3所示，为了使灯正常发光，应将滑动变阻器的滑片向A（选填“A”或“B”）移动．当灯正常发光时电流表的示数如图4所示，则灯的额定功率为1.368W．
（4）小强同学实验记录表格如下：

实验次数	1	2	3	4
电压U/V	1.0	2.5	3.8	4.5
电流I/A	0.20	0.32		0.40
电功率P/W	0.2	0.8		1.8
电阻R/Ω	2.0	7.8		11.3
灯泡发光情况	不亮	暗	正常发光	很亮

由记录的数据可以计算出小灯泡正常发光时的电阻为10.5Ω，小强发现不同电压下灯的电阻是不同的，其原因是灯丝电阻与温度有关．（结果保留一位小数）
（5）在初中学习阶段，我们通常把电流表的电阻近似看作为0，把电压表看作为断路，这是一种理想模型．实际上，电流表也有一定的阻值，电压表中也有较小的电流，因此，我们用以上方法测出的额定功率比真实值偏大．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律求出灯泡正常发光时电路中的电流，根据灯泡的额定电流和额定电压，确定电流表和电压表的量程，并将电流表与电源、灯泡串联连接，电压表与灯泡并联，滑动变阻器一上一下接入电路；
（2）已知灯泡正常发光时电路中的电流，根据电阻的串联求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值，据此判断滑动变阻器的规格；
电压表有示数，说明与电压表两接线柱连接的电路是通路，电流表无示数，说明电路断路，从而判断出故障的可能原因；
（3）闭合开关，发现小灯泡两端的电压只有2.5V，说明滑动变阻器连入电路的电阻过大，应使滑动变阻器连入电路的电阻变小；
根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据P=UI计算灯泡的额定功率．
（4）当小灯泡电压为额定电压U=3.8V时，小灯泡正常发光，由图4可知，此时电流I=0.36A，由欧姆定律可求出电阻；
导体电阻随温度变化而变化，灯丝电阻变化的原因是温度变了；
（5）电压表并联在灯泡和电流表两端，因此电压值偏大，电流表测量灯泡的电流，为准确值，根据P=UI分析可知测量值与真实值之间的关系．

解答 解：
（1）灯泡正常发光时，电路中的电流：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
灯泡的额定电流大约为0.38A，因此电流表量程选择0～0.6A；将电流表的“0.6”接线柱与滑动变阻器的A接线柱相连，电压表的“15”接线柱与电流表的“0.6”接线柱相连，如下图所示：

（2）因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω，因此应选规格为“10Ω、1A””的滑动变阻器R₁；
连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近电源电压，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，所以出现故障的可能原因是灯泡处断路，故B正确；
（3）电压表使用0～15V量程，每一个大格代表5V，每一个小格代表0.5V，电压为2.5V．
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.5V增大到3.8V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向A端移动，使电压表的示数为3.8V；根据图4可知，当电压表示数为3.8V时，电路中的电流为0.36A，故灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.36A=1.368W；
（4）小灯泡电压为额定电压U=3.8V时，小灯泡正常发光，由图4知，此时电流I=0.36A，
则此时电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.36A}$≈10.6Ω；
由表知，随电压的增大，灯丝电阻不断增大，电压变大灯丝的发热功率变大，灯丝温度升高；
（5）由图可知，电压表并联在灯泡和电流表两端，因此电压值偏大，电流表测量灯泡的电流，电流等于真实值，根据P=UI可知，用以上方法测出的额定功率比真实值偏大．
故答案为：（1）见上图；（2）R₁；B；（3）A；1.368；（4）10.5；灯丝电阻与温度有关；（5）大．

点评 本题考查了连接电路图、电流表读数、求灯泡电功率等问题；对电流表读数时，要先确定电流表量程与分度值，然后再读数，读数时，视线要与电流表刻度线垂直；连接电路图时，要注意电压表量程的选择、滑动变阻器的接法．