Question

12．在測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)選取了一個(gè)標(biāo)有“3.8V”、額定功率約為1W的小燈泡和必要的實(shí)驗(yàn)器材，如圖1甲所示．

（1）在圖1甲中用筆完成實(shí)物連線；
（2）檢查電路連線正確后閉合開關(guān)，立刻發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)出特別耀眼的光，且此時(shí)電流表和電壓表都有示數(shù)，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是變阻器的滑片沒(méi)調(diào)到最大阻值處．
（3）移動(dòng)變阻器的滑片，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖1乙所示，此時(shí)的電流為0.32A，小燈泡的額定功率為1.216W．
（4）分析小明在表中記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，小燈泡的發(fā)光亮度是由燈泡的實(shí)際功率決定的．燈絲的電阻隨兩端電壓的增加而增大（選填“增大”或“減小”）．

電壓/V	1.5	2.0	2.5	3.0	3.8	4.0
電流/A	0.2	0.22	0.25	0.28		0.34
電功率/W	0.3	0.44	0.625	0.84		1.36
燈泡發(fā)光情況	很暗→暗→正常發(fā)光→很亮

（5）關(guān)于此小燈泡的電功率P與U ²、P與I ²的圖象，圖2中描述正確的是D．
（6）如果想用這套實(shí)驗(yàn)器材驗(yàn)證歐姆定律只需要把小燈泡換成定值電阻即可（填入一個(gè)電路元件）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的電流確定電流表的量程，滑動(dòng)變阻器和電流表串聯(lián)；
（2）發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)出特別耀眼的光，且此時(shí)電流表和電壓表都有示數(shù)，說(shuō)明此時(shí)電路中的電流較大，而電阻較小，據(jù)此回答；
（3）根據(jù)電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)P_額=U_額I求燈的額定功率；
（4）分析比較表格中電功率的數(shù)據(jù)確定燈泡發(fā)光亮度的決定因素；
根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用歐姆定律、從溫度對(duì)電阻的影響分析答題；
（5）根據(jù)公式P=I²R分析P與I²的圖象，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析P與U²的圖象；
（6）要驗(yàn)證歐姆定律，應(yīng)保持電阻阻值不變，但小燈泡的電阻隨燈泡兩端電壓的變化而變化，所以利用此實(shí)驗(yàn)裝置不能用來(lái)驗(yàn)證歐姆定律．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{3.8V}$≈0.26A，所以電流表選用0～0.6A的量程即可，電流表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，如下圖：

（2）閉合開關(guān)，如果發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)出特別耀眼的光，且此時(shí)電流表和電壓表都有示數(shù)，說(shuō)明此時(shí)電路中的電流較大，根據(jù)歐姆定律，電路中的電阻較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是變阻器的滑片沒(méi)調(diào)到最大阻值處；
（3）電流表小量程的分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A，則燈的額定功率P_額=U_額I=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，燈泡的實(shí)際功率越大，燈泡越亮，因此小燈泡的發(fā)光亮度是由燈泡的實(shí)際功率決定的；
由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨燈絲兩端電壓增大，燈絲的實(shí)際功率變大，則燈絲的溫度升高，并且電壓與電流的比值增大，即燈絲電阻增大，由此可知，燈絲電阻隨燈絲溫度的升高而增大．
（5）由P=I²R=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，在P-U²圖象中，圖象上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率為電阻倒數(shù)$\frac{1}{R}$，因隨溫度的升高R增大因而$\frac{1}{R}$應(yīng)減小，故AB錯(cuò)誤．
同理在P-I²圖象中圖象上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率為電阻R，而電阻R又隨溫度的升高而增大，故D正確，C錯(cuò)誤．
（6）要驗(yàn)證歐姆定律，應(yīng)保持電阻阻值不變，但小燈泡的電阻隨燈泡兩端電壓的變化而變化，所以如果想用這套實(shí)驗(yàn)器材驗(yàn)證歐姆定律只需要把小燈泡換成定值電阻即可．
故答案為：（1）如上圖；（2）變阻器的滑片沒(méi)調(diào)到最大阻值處；（3）0.32；1.216；（4）實(shí)際功率；增大；（5）D；（6）定值電阻．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了查找電路連接、電路現(xiàn)象原因分析、電流表讀數(shù)、求燈泡額定功率、數(shù)據(jù)分析和圖象分析能力，注意學(xué)會(huì)從數(shù)學(xué)函數(shù)的角度分析物理圖象問(wèn)題，并區(qū)分曲線上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率和曲線的切線的斜率含義的不同．