Question

13．小東同學(xué)利用如圖甲所示的電路圖，測量了小燈泡的電阻和電功率．他選用了下列器材：額定電壓為2.5V的小燈泡、電壓表（量程有“0-3V”和“0-15V”）、電流表（量程有“0-0.6A”和“0-3A”）、滑動變阻器（規(guī)格分別為甲“10Ω  1A”、乙“20Ω  0.5A”、丙“50Ω  0.2A”）、電壓4.5V的電源、開關(guān)和若干條導(dǎo)線．

次數(shù)	U/V	I/A
1	1.5	0.17
2		0.18
3	2.5	0.2
4	3.0	0.23

（1）根據(jù)電路圖和器材的規(guī)格，請用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖乙中實驗電路的連接，使滑動變阻器的滑片向左移動時燈泡的亮度變亮．
（2）連接好電路閉合開關(guān)后，小燈泡閃亮一下就熄滅，檢查發(fā)現(xiàn)小燈泡的燈絲已燒斷，這可能是由于閉合開關(guān)時，滑動變阻器的滑片處在A（選填“A”或“B”）端所致．
（3）小東同學(xué)實驗記錄的數(shù)據(jù)如右表所示．其中第2次實驗的電壓表示數(shù)如圖丙所示，則燈泡兩端的電壓是1.8V．
（4）經(jīng)計算，小燈泡的額定功率是0.5W，正常發(fā)光時的電阻是12.5Ω；他發(fā)現(xiàn)，同一個燈泡計算出的四組電阻值差異較大，其原因是燈絲的電阻隨溫度升高而增大．
（5）在實驗過程中他還發(fā)現(xiàn)，第4次燈泡最亮，第3次比第2次亮，第1次最暗，則說明燈泡的實際功率越大（選填“大”或“小”），燈泡越亮．
（6）分析實驗數(shù)據(jù)可知，小東所選的滑動變阻器應(yīng)當(dāng)是乙（選填“甲”、“乙”或“丙”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)之前，滑動變阻器接入電路電阻要最大；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出燈泡兩端的電壓；
（4）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，根據(jù)表格找出對應(yīng)的電流，根據(jù)P=UI求出其大小，再根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；導(dǎo)體電阻跟導(dǎo)體長度、橫截面積、材料、溫度有關(guān)，從電阻大小影響因素來考慮；
（5）根據(jù)P=UI可知實際功率的變化，然后與燈泡的亮暗相比較得出結(jié)論；
（6）由表格中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.0V時，電流表的示數(shù)為0.23A，可知丙滑動變阻器不可選；當(dāng)電壓的示數(shù)為1.5V時，通過的電流為0.17A，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的電阻，即可判斷其規(guī)格．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）連接電路后閉合開關(guān)，小燈泡閃亮一下就熄滅，說明電路連接關(guān)系是正確的，小燈泡熄滅燈絲燒斷，
原因是閉合開關(guān)時，滑動變阻器連入電路的電阻為最小值，即滑動變阻器的滑片處在A端所致，導(dǎo)致電流過大而形成的；
（3）由圖丙可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1.8V；
（4）由表格數(shù)據(jù)可知，U=2.5V時，電流I=0.2A，
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
實驗過程中，燈絲的長度、橫截面積、材料都不變，當(dāng)電壓增大時，燈泡的實際功率變大，燈絲的溫度升高，電阻是變大，故得到燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（5）根據(jù)P=UI可知，從第一次數(shù)據(jù)到第四次數(shù)據(jù)中，電流和電壓都增大，實際功率增大，燈泡變亮，故可得結(jié)論：燈泡的實際功率越大，燈泡越亮；
（6）由表格數(shù)據(jù)可知，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.0V時，電流表的示數(shù)為0.23A，可知丙滑動變阻器不可選；
當(dāng)滑動變阻器兩端的電壓為U₁=1.5V時，電路中的電流I₁=0.17A，
滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{1}}$=$\frac{U-{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.17A}$≈17.6Ω＞10Ω，
故滑動變阻器的規(guī)格為乙．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）1.8；
（3）左；
（4）0.5；12.5；溫度；
（5）大；
（6）乙．

點(diǎn)評 本題考查了電壓表的連接和讀數(shù)、滑動變阻器的使用、電功率和電阻的計算、電阻與溫度的關(guān)系、燈泡的亮暗與實際功率之間的關(guān)系等，關(guān)鍵是會根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程和根據(jù)表格數(shù)據(jù)確定滑動變阻器的規(guī)格，對學(xué)生知識的綜合運(yùn)用和分析能力要求較高．