Question

14．在“测小灯泡电功率”的实验中，实验室为每个小组提供的器材有：电压恒为5V的电源、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）、标有“20Ω 1A”的滑动发阻器、额定电压为3.8V小灯泡、开关各一个，导线若干．
第一小组的同学实验时按图甲所示方式连接电路，实验过程中，调节滑片到某一位置时，灯恰好正常发光，此时电流表的示数如图乙所示；接着经过多次实验，记录了多组电压不电流值，并绘出如图丙所示图象．第二小组的同学在实验中发现，本组电压表0～15V的量程已损坏，而0～3V的量程可以使用，经过研究设计了图丁所示电路，完成了小灯泡功率的测量，请你解答下列问题：

（1）图乙所示的电流为0.4A，小灯泡的额定功率为1.52W；
（2）由图丙可知，小灯泡灯丝电阻是发化的，这是由于小灯泡灯丝的电阻叐温度的影响．
（3）第二小组的同学在实验中，调节滑动发阻器的滑片，当电压表的示数为1.2V时，小灯泡正常发光；为保证电压表不超量程，小灯泡的电压不超额定值，滑动发阻器接入电路的阻值范围为3～12Ω．

Answer 1

分析 （1）根据图乙知电流表量程和分度值，读出其示数，根据P=UI计算小灯泡的额定功率．
（2）分析图象可知灯泡电阻是变化的，从温度影响电阻的角度分析原因．
（3）保证电压表不超量程，小灯泡不超额定值，根据串联电路特点和欧姆定律结合图象计算滑动变阻器接入电路的阻值范围．

解答 解：（1）由图乙电流表使用的是0-0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.4A，此时灯恰好正常发光，所以小灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（2）从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐变大．这是因为，随着电压的增大，灯的实际功率也逐渐增大，灯的温度逐渐升高，而金属的电阻随温度的升高而增大，所以灯丝电阻变大．
（3）由题为使电压不超量程，小灯泡不超额定值，电压表示数最大值为3V，最小值为U_最小=U-U_额=1.2V，
当电压表示数最小为1.2V时，变阻器连入阻值最小，灯正常工作，I=I_变=I_L=0.4A，
所以变阻器连入的最小值R_变=$\frac{{U}_{变}}{{I}_{变}}$=$\frac{1.2V}{0.4A}$=3Ω；
当电压表示数最大为3V时，变阻器连入阻值最大，灯泡电压U_L=5V-3V=2V，由图象可知此时I′=I_L′=I_变′=0.25A，
所以变阻器连入的最大值R_变′=$\frac{{U}_{变}′}{{I}_{变}′}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω；
故为保证电压不超量程，小灯泡不超额定值，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3Ω～12Ω．
故答案为：（1）0.4；1.52；（2）发化；小灯泡灯丝的电阻叐温度的影响；（3）1.2；3～12．

点评 本题涉及到的知识很多，实验注意事项、电路故障时，电流表的读数，分析电阻和温度的关系，多次测量的目的等等，综合性很强．关键是能从图象中获取有用的信息．