Question

3．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，鵬鵬同學(xué)選擇了一個銘牌為“4V  2W”的小燈泡進(jìn)行測量，電源電壓為6V，實驗裝置如圖甲所示．

（1）實驗室有如下四種滑動變阻器可以選擇，應(yīng)選用C
A.20Ω  0.2A     B.2Ω  1A    C.20Ω  1AD.2000Ω  1A
（2）請以筆畫線代替導(dǎo)線，在圖甲中完成電路連接．
（3）實際連接電路時，如果鵬鵬不小心把電流表與電壓表的位置接反了，閉合開關(guān)后會造成D
A．電流表燒壞   B．燈泡燒壞    C．電壓表燒壞    D．燈泡不亮
（4）改正電壓表和電流表位置后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表的表盤如圖乙所示，可能原因是電流表的正負(fù)接線柱接反了．
（5）正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮了一次后隨即熄滅，造成這種現(xiàn)象的原因可能是閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片沒有滑到阻值最大處．
（6）實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
電壓U/V	4.5	4	3.5	3	2.5	2	1.5	1
電流I/A	0.56	0.55	0.51	0.48	0.42	0.34	0.27	0.18
發(fā)光情況	最明亮	明亮	亮	較亮	較暗	微光	熄滅	熄滅

從表中可以看出，燈泡在4V電壓下的實際功率是2.2W．分析表中數(shù)據(jù)可知，導(dǎo)致家里的燈泡時亮?xí)r暗的原因可能是實際電壓時高時低．將小燈泡的U-I圖象繪制出來，發(fā)現(xiàn)圖象不是一條直線，如圖丙所示，形成的原因是：燈泡的電阻受溫度影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路特點及歐姆定律，求出燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器的規(guī)格．
（2）根據(jù)測量小燈泡電功率的實驗原理可知，電壓表與燈泡并聯(lián)測其兩端的電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測通過的電流．
（3）電流表的電阻很小，電壓表的電阻很大，小明把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，據(jù)此作出分析和解答．
（4）電流表指針反偏，說明電流表流入的電流方向不
（5）燈泡很亮隨后熄滅→電流太大→電路總電阻太小→滑動變阻器的滑片沒在最大阻值處．
（6）根據(jù)圖象直接得出額定電壓所對應(yīng)的電流，從而算出小燈泡正常工作時的功率，燈泡的亮度由其實際電功率決定；
U-I圖象的斜率代表燈絲的電阻，功率越大，燈絲的溫度越高；

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-4V=2V，
由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時的電流I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{2W}{4V}$=0.5A，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω＞2Ω，排除B，
A．“20Ω  0.2A”0.2A＜0.5A，D、2000Ω  1A，阻值太大，不合適，
故只有C、“20Ω  1A”比較合適．
（2）根據(jù)測量小燈泡電功率的實驗原理可知，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡的兩端，根據(jù)銘牌為“4V  2W”的小燈泡，電源電壓為6V，因此電壓表選擇0～15V，如下圖所示：

（3）鵬鵬把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，電流表的電阻很小，把小燈泡短路，所以小燈泡不亮；電壓表的電阻很大，通過的電流很小，電流表幾乎沒有示數(shù)，不會被燒壞；電流表和滑動變阻器的電阻相對于電壓表的電阻來說可以忽略不計，相當(dāng)于電壓表并聯(lián)在電源兩端，測量電源電壓，所以電壓表有示數(shù)，故選D．
（4）電流表指針反偏，說明電流表流入的電流方向不對，即正負(fù)接線柱接反了引起的
（5）燈泡很亮隨后熄滅→電流太大→電路總電阻太小→閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片沒有滑到阻值最大處，滑動變阻器不能起到保護(hù)電路的作用
（6）由圖可知當(dāng)小燈泡兩端的電壓為小燈泡的額定電壓4V時，電流表的示數(shù)為0.55A，則燈泡的功率P=UI=4V×0.55A=2.2W；
小燈泡兩端的電壓不同，則實際功率不同，燈泡的亮度不同，導(dǎo)致家里的燈泡時亮?xí)r暗的原因可能是實際電壓時高時低；
圖象不是一條直線，由于電壓越大，燈泡的實際功率越大即燈絲的溫度越高，電阻越大，所以說燈絲的電阻會隨溫度的升高而增大．
故答案為：（1）C；（2）見上圖；
（3）D；
（4）電流表的正負(fù)接線柱接反了；
（5）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片沒有滑到阻值最大處；
（6）2.2W、實際電壓時高時低、燈泡的電阻受溫度影響．

點評 本題考查了滑動變阻器的選擇、連接電路圖、實驗現(xiàn)象分析、求燈泡電功率等問題，是實驗的�？紗栴}；連接電路圖時，注意電表量程的選擇，注意電壓表正負(fù)接線柱不要接反．