Question

9．甲、乙、丙三同學(xué)分別利用圖甲做“測定小燈泡的功率”實(shí)驗(yàn)，除了小燈泡外他們所使用的器材規(guī)格均相同，小燈泡的額定電壓可能是“2.3V”、“2.5V”或“3.8V”，功率相差不大．
（1）甲同學(xué)連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針的轉(zhuǎn)向情況如圖乙所示，則可能的原因是：電流表正負(fù)接線柱接反了，電壓表所選量程過小．

（2）乙同學(xué)正確連接好電路，閉合開關(guān)時(shí)記錄了第1組數(shù)據(jù)，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)記錄了第2組數(shù)據(jù)，把滑片移到端點(diǎn)時(shí)小燈泡閃亮一下，后熄滅，并記錄了第3組數(shù)據(jù)，如表所示．則他們所用電源的電壓為4.5V，乙同學(xué)所用燈泡的額定功率為0.65 W．

物理量 實(shí)驗(yàn)序號	電壓表 示數(shù)	電流表 示數(shù)	小燈 亮暗程度
1	1.3V	0.16A	暗
2	2.5V	0.26A	正常發(fā)光
3	4.5V	0A	不發(fā)光

（3）當(dāng)丙同學(xué)所選用的小燈正常發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖丁所示，而滑片恰好在滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)上，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值為10Ω，丙同學(xué)所選用燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.22A．
（4）三位同學(xué)用實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)來計(jì)算小燈泡燈絲的電阻，都發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻值會(huì)變化，請你給他們作出合理的解釋：燈絲的電阻值受溫度影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表和電壓表使用規(guī)則及圖中電表指針?biāo)�處位置判斷出現(xiàn)的原因；
（2）連接好電路，根據(jù)第二組燈泡正常工作的數(shù)據(jù)，利用公式P=UI計(jì)算燈泡額定功率；繼續(xù)移動(dòng)滑片到端點(diǎn)時(shí)，電路電流增大，燈泡被燒壞，變阻器的阻值為零，此時(shí)電壓表示數(shù)為電源電壓；
（3）第一組數(shù)據(jù)時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值最大，根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和第二問所求電源電壓，利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求得滑動(dòng)變阻器的最大阻值，求得滑片中點(diǎn)時(shí)接入電路的電阻，讀出圖丁此時(shí)燈泡電壓，用電源電壓減去這個(gè)電壓得到變阻器電壓，最后利用歐姆定律求得滑動(dòng)變阻器電流，也就是燈泡電流；
（4）根據(jù)燈泡電阻變化可能受溫度影響來考慮解題．

解答 （1）由圖乙可知：電流表指針反轉(zhuǎn)說明正負(fù)接線柱接反了；電壓表指針超出刻度說明所選電壓表量程太小，應(yīng)換接大量程；
（2）甲同學(xué)的第3組數(shù)據(jù)，當(dāng)把滑片移到端點(diǎn)時(shí)小燈泡閃亮一下后熄滅，即燈泡兩端電壓超過燈泡的額定電壓時(shí)，燈泡被燒壞．電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，電源電壓為4.5V；連接好電路，燈泡正常工作時(shí)，電壓為2.5V，電流為0.26A，所以，燈泡額定功率為：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（3）甲同學(xué)的第一次實(shí)驗(yàn)中滑片處于最大阻值處，閉合開關(guān)得到第一組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器電壓為：U₁=U_總-U_L=4.5V-1.3V=3.2V，
滑動(dòng)變阻器最大阻值為：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3.2V}{0.16A}$=20Ω
乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，使用的滑動(dòng)變阻器相同，滑片恰好在滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)上；
∴滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；電壓表選擇0～3V量程，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，則燈泡電壓為2.3V，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電壓之和可得：
變阻器兩端的電壓U′=U-U_L=4.5V-2.3V=2.2V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，所以燈泡電流為：I_L=I′=$\frac{{U}^{′}}{{R}^{′}}$=$\frac{2.2V}{10Ω}$=0.22A，
（4）燈泡電阻會(huì)受到溫度的影響，隨著燈泡亮度的不同，燈泡溫度也不同，所以電阻也就不同．
故答案為：（1）正負(fù)接線柱接反了；所選量程過��；（2）4.5V；0.65；（3）10；0.22；（4）燈絲的電阻值受溫度影響．

點(diǎn)評 本題考查測量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上對實(shí)驗(yàn)操作考查的不多，重點(diǎn)考查歐姆定律的運(yùn)用，計(jì)算量大，分析過程復(fù)雜，難度較大．