Question

10．小明想知道小灯的亮暗程度与什么因素有关．于是找来额定电流均小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L₁和额定电压是3.8V的灯L₂，规格为“5Ω 1.5A”、“20Ω 1A”的滑动变阻器两个，先后接在电源电压恒为6V的电路中，进行实验探究
（1）请你用笔画线代替导线，将图所示实物图连接完整．
（2）为完成此实验，滑动变阻器的规格应选择20Ω 1A．
（3）小明排出故障后，按图所示的电路继续进行实验：
①闭合开关，滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，使灯L₁发光，测出灯L₁的相关物理量，记录和计算结果如表：

次数	电压/V	电流I/A	实际功率P/W	电阻R/Ω
1	1.6	0.20	0.32	8.00
2	2.5	0.24	0.60	10.42
3	2.8	0.26	0.73	10.77

②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表格的空格处
（4）小明注意到灯L₁的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮，结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越大．
（5）用L₂替换L₁重复上面的实验时，需要改变电压表的量程．发现灯L₂的亮度变化规律与灯L₁相似．
（6）小明在实验结束后与同学们讨论：有同学认为“用上表中灯L₁的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确”，这种说法错误的原因是忽略温度对电阻的影响．

Answer 1

分析 （1）电压表与灯泡并联，电流表选0～0.6A的量程且串联在电路中，注意正负接线柱的连接；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时滑动变阻器连入阻值，以确定选择的规格；
（3）①由于闭合开关前滑动变阻器的阻值处于最大位置，则闭合开关后，应逐步减小滑动变阻器的电阻值；
②根据功率的计算公式P=UI可知表中缺少的物理量；
（4）比较灯泡亮度增大时，可以判断灯泡的实际功率，因为灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定的；
（5）灯L₂额定电压3.8W，可知需要改变量程的电表是电压表；
（6）导体电阻大小跟导体长度、横截面积、材料、温度有关，灯丝电阻受温度影响较大，定值电阻阻值受温度影响较小，从温度上考虑．

解答 解：
（1）由甲图可知电压表与灯泡并联，由灯泡L₁的额定电流小于0.6A可知，电流表选0～0.6A的量程且串联在电路中，注意正负接线柱的连接；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，如图所示：
；
（2）由表格中第二次数据可知，灯泡正常发光时，电路中电流I=0.24A，
根据I=$\frac{U}{R}$，
此时滑动变阻器连入阻值：R_变=$\frac{U-{U}_{额}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.24A}$≈14.6Ω，
所以应选择“20Ω 1A”的滑动变阻器；
（3）①由于闭合开关前滑动变阻器的阻值处于最大位置，则闭合开关后，应减小滑动变阻器的电阻值，即滑片P向A端移动；使电路中的电流变大，灯L₁发光；
②从表中数据可知，实际功率等于表中前两项之积，由P=UI可知，第一项数据为灯泡两端的电压U/V；
（4）从3次实验数据中可以看出，灯泡越来越亮，灯泡实际功率越大．
（5）由于灯L₂额定电压3.8W，所以用L₂替换L₁重复上面的实验，需要改变的是电压表的量程；
（6）灯丝电阻受温度影响较大，灯泡在不同电压下，温度不同，灯丝中电阻不同，计算平均值代表灯丝电阻无意义，小明忽略温度对电阻的影响．
故答案为：（1）见上图；（2）20Ω 1A；（3）①A；②电压U/V；（4）大；（5）电压；（6）忽略温度对电阻的影响．

点评 本题容量很大，涉及到的知识点较多：由电路图连接实物图、电表量程的选择和连接、滑动变阻器接线柱的选择、实验操作过程、表格设计、实际功率与亮度关系、电阻大小影响因素、欧姆定律等等，综合性很强，是一道难度较大的实验题．