Question

19．如圖1所示是小強同學測量小燈泡電功率的電路圖，電源電壓為6V，小燈泡額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω，可供選擇滑動變阻器標有R₁“10Ω、1A”、R₂“20Ω、0.3A”、R₃“5Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）

（1）請用筆畫線代替導線，按圖1的電路圖把圖2中的電路連接完整．
（2）為了較好的完成實驗，小強同學應選用R₁（填字母代號）滑動變阻器連接入電路，當小強完成電路連接并閉合開關(guān)后，小強發(fā)現(xiàn)燈泡不亮、電流表無示數(shù)、電壓表示數(shù)接近電源電壓，出現(xiàn)這種故障的可能原因是B（填字母代號）．
A、燈泡短路B、燈泡斷路C、電壓表短路
（3）排隊故障后，當滑片在某位置時，電壓表如圖3所示，為了使燈正常發(fā)光，應將滑動變阻器的滑片向A（選填“A”或“B”）移動．當燈正常發(fā)光時電流表的示數(shù)如圖4所示，則燈的額定功率為1.368W．
（4）小強同學實驗記錄表格如下：

實驗次數(shù)	1	2	3	4
電壓U/N	1.0	2.5	3.8	4.5
電流I/A	0.20	0.32		0.40
電功率P/W	0.2	0.8		1.8
電阻R/Ω	5.0	7.8		11.3
燈泡發(fā)光情況	不亮	暗	正常發(fā)光	很亮

由記錄的數(shù)據(jù)可以計算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻為10.5Ω，小強發(fā)現(xiàn)不同電壓下燈的電阻是不同的，其原因是燈絲電阻與溫度有關(guān)．（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（5）在初中學習階段，我們通常把電流表的電阻近似看作為0，把電壓表看作為斷路，這是一種理想模型．實際上，電流表也有一定的阻值，電壓表中也有較小的電流，因此，我們用以上方法測出的額定功率比真實值偏大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時電路中的電流，根據(jù)燈泡的額定電流和額定電壓，確定電流表和電壓表的量程，并將電流表與電源、燈泡串聯(lián)連接，電壓表與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器一上一下接入電路；
（2）已知燈泡正常發(fā)光時電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值，據(jù)此判斷滑動變阻器的規(guī)格；
電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因；
（3）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只有2.5V，說明滑動變阻器連入電路的電阻過大，應使滑動變阻器連入電路的電阻變��；
根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計算燈泡的額定功率．
（4）當小燈泡電壓為額定電壓U=3.8V時，小燈泡正常發(fā)光，由圖4可知，此時電流I=0.36A，由歐姆定律可求出電阻；
導體電阻隨溫度變化而變化，燈絲電阻變化的原因是溫度變了；
（5）電壓表并聯(lián)在燈泡和電流表兩端，因此電壓值偏大，電流表測量燈泡的電流，為準確值，根據(jù)P=UI分析可知測量值與真實值之間的關(guān)系．

解答 解：
（1）燈泡正常發(fā)光時，電路中的電流：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
燈泡的額定電流大約為0.38A，因此電流表量程選擇0～0.6A；將電流表的“0.6”接線柱與滑動變阻器的A接線柱相連，電壓表的“15”接線柱與電流表的“0.6”接線柱相連，如下圖所示：

（2）因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω，因此應選規(guī)格為“10Ω、1A””的滑動變阻器R₁；
連好電路，閉合開關(guān)，移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是斷路，所以出現(xiàn)故障的可能原因是燈泡處斷路，故B正確；
（3）電壓表使用0～15V量程，每一個大格代表5V，每一個小格代表0.5V，電壓為2.5V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.5V增大到3.8V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減小，滑片向A端移動，使電壓表的示數(shù)為3.8V；根據(jù)圖4可知，當電壓表示數(shù)為3.8V時，電路中的電流為0.36A，故燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.36A=1.368W；
（4）小燈泡電壓為額定電壓U=3.8V時，小燈泡正常發(fā)光，由圖4知，此時電流I=0.3，6A，
則此時電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.36A}$≈10.6Ω；
由表知，隨電壓的增大，燈絲電阻不斷增大，電壓變大燈絲的發(fā)熱功率變大，燈絲溫度升高；
（5）由圖可知，電壓表并聯(lián)在燈泡和電流表兩端，因此電壓值偏大，電流表測量燈泡的電流，電流等于真實值，根據(jù)P=UI可知，用以上方法測出的額定功率比真實值偏大．
故答案為：（1）見上圖；（2）R₁；B；（3）A；1.368；（4）10.5；燈絲電阻與溫度有關(guān)；（5）大．

點評 本題考查了連接電路圖、電流表讀數(shù)、求燈泡電功率等問題；對電流表讀數(shù)時，要先確定電流表量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時，視線要與電流表刻度線垂直；連接電路圖時，要注意電壓表量程的選擇、滑動變阻器的接法．