Question

20．在“探究小灯泡的电功率”实验中，小灯泡标有“2.5V”的字样

（1）请将图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时，电路中电流变小（导线不允许交叉）．
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表、电流表都有示数，造成这种现象的原因可能是滑动变阻器接入阻值太大．
（3）改变滑动变阻器滑片的位置，测得几组对应的电压与电流值，作出了图乙所示的U-I图象．从图象可知小灯泡的额定功率是0.625W，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大；从图象还可以发现通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比，造成这种现象的原因是灯丝的电阻随温度升高而增大．
（4）实验结束后，老师给同学们一个10Ω的定值电阻R₀和两只电流表，让他们测出标有“3.8V”字样的小灯泡正常发光时的电阻．电路图如丙所示，请你将实验过程补充完整；闭合开关，调节变阻器的滑片，使电流表  的示数为0.38A，此时小灯泡正常发光，电流表的示数如图丁所示，则小灯泡正常发光时的电阻是11.9Ω（保留一位小数）．

Answer 1

分析 （1）本实验中，电流表、灯泡、变阻器应串联，电压表测灯泡两端电压，根据灯泡规格选择电表量程，根据滑片向右滑时，电路中电流变小确定变阻器的接线柱；
（2）闭合开关时发现电流表、电压表都有示数，说明电路中没有断路，小灯泡不亮的原因是电路中电流太小，小灯泡的实际功率太小；
（3）分析图象，利用P=UI，结合额定电压2.5V，求出额定功率；并分析曲线图得出结论；小灯泡的电阻还受温度影响；
（4）根据I=$\frac{U}{R}$确定电流表的示数，再利用并联电路特点电压相等，根据R=$\frac{U}{I}$求出其电阻．

解答 解：
（1）探究小灯泡的电功率实验中电流表、灯泡、变阻器应串联，电压表测灯泡两端电压，灯泡额定电压2.5V，所以电压表使用0-3V量程，滑片向右滑时，电路中电流变小，电阻大，所以应将变阻器的左下角接线柱接入电路中，如图所示：
；
（2）两个电表都有示数，说明小灯泡既没断路也没短路，问题出在滑动变阻器上，小灯泡不亮，说明电路中电流过小，即滑动变阻器接入阻值太大；
（3）由乙图可知当电压为2.5V时，对应的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率是P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大；从图象还可以发现通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比，造成这种现象的原因是灯丝的电阻随温度升高而增大；
（4）分析电路图丙可知，电阻R₀与灯并联，则根据实验要求电阻两端的电压等于小灯泡的额定电压即U=3.8V，因此电阻中的电流为I=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A；
由图丁可知电流表读数为0.7A，故通过灯泡的电流为0.32A，则小灯泡的电阻为R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{3.8V}{0.32A}$≈11.9Ω．
故答案为：（1）电路图如上图；
（2）滑动变阻器接入阻值太大；
（3）0.625；增大；灯丝的电阻随温度升高而增大；
（4）0.38；11.9．

点评 此题主要考查学生关于测量小灯泡电功率实验的理解和掌握，注意伏安法的应用，滑动变阻器的连接以及欧姆定律的实际应用是解题关键．