Question

3．在测定小灯泡额定电功率的实验中，电源电压是4.5V，小灯泡的额定电压是2.5V，电阻约为10Ω，滑动变阻器甲的规格为“15Ω   1A”，滑动变阻器乙的规格为“5Ω   2A”．

（1）本实验中应该选择滑动变阻器甲（甲/乙）．
（2）如图甲所示是小强同学连接的实验电路，其中有一个导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的导线．
（3）小强将电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表和电流表均有较小的示数，产生这一现象的原因可能是滑动变阻器连入电路阻值过大（写一种即可）．
（4）小强同学闭合开关．移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向A（A/B）端移动，直到电压表的示数为2.5V．
（5）移动滑片P，小强记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息可算出小灯泡的额定功率是0.75W；同时根据图象信息还得出小灯泡的电阻随温度的升高而增大（增大/减小/不变）．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电流，然后根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端的电压，
最后根据I=$\frac{U}{R}$的变形公式R=$\frac{U}{I}$求出滑动变阻器接入电路的阻值即可选择滑动变阻器；
（2）实物连接图中找错误之处，主要从电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用上考虑：
从电流表、电压表的量程、连接方式、正负接线柱的接入方法上考虑．
从滑动变阻器接线柱的选择考虑；
（3）闭合开关前滑片应置于最大阻值处，滑动变阻器连入电路阻值过大，电路中电流很小，电压表示数很小；
（4）由图示电表确定其量程与分度值，读出电表示数；根据电压表示数与灯泡额定电压的关系确定滑片的移动方向；
（5）当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时，此时小灯泡正常发光；根据图象读出小灯泡正常发光时的电流，根据P=UI求出小灯泡的额定功率．
根据R=$\frac{U}{I}$计算灯泡在0.5V、1.5V、2.5V时的电阻，判断灯泡电阻随电压变化规律．
根据电阻大小的影响因素，分析电阻变化的原因．

解答 解：（1）小灯泡正常发光时电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{额}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此时根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知：
滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_额=4.5V-2.5V=2V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑动变阻器接入电路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω＞5Ω，
故本实验中应该选择规格为“15Ω  1A”的甲滑动变阻器．
（2）经分析，滑动变阻器与灯泡并联错误．
如果电流从电流表出来，先经过灯泡，再滑动变阻器，到电源的负极．只移动一根导线的情况下，会造成电压表测滑动变阻器两端电压．
如果电流从电流表出来，先经过滑动变阻器，再经灯泡到电源的负极，只改变一根导线，电压表测灯泡电压，符合题意．如图．

（3）电流表指针稍有偏转，说明整个电路是通路，电压表指针几乎不动说明灯泡灯泡的电阻相对于整个电路的电阻来说很小，所以灯泡能够分得的电压很小，其原因是滑动变阻器连入电路阻值过大所致．
（4）由图乙所示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，所示为2.2V，灯泡两端电压小于额定电压，要测灯泡额定功率，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压增大，所以向A端移动滑片，直到电压表的示数为2.5V．
（5）要使小灯泡正常发光，应该让小灯泡两端的电压等于额定电压，即电压表的示数为2.5V；
由图丙可知，小灯泡正常发光时的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
根据R=$\frac{U}{i}$可知灯泡的电阻变大，可见灯泡电阻随温度的增大而增大．
故答案为：（1）甲；（2）略；（3）滑动变阻器连入电路阻值过大；（4）A；2.5V；（5）0.75；增大．

点评 本题考查了实验注意事项、电表读数、求电阻、求灯泡额定功率等问题；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．