Question

5．在測量小燈泡電功率的實驗中，實驗室所提供的器材有：電源（電壓恒為6V），額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω的小燈泡，電流表、電壓表、開關各一個，導線若干，滑動變阻器規(guī)格有“10Ω、1A”“50Ω、1.5A”兩個．

（1）圖甲是小壯連接的部分實物圖，請你用筆畫線代替導線，將實物圖連接完整．要求滑片向右滑燈變亮．
（2）檢查電路連接無誤后，將滑動變阻器的滑片置于A端（選填“A或B”），閉合開關后，小壯立即發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光過亮不能進行實驗，為了完成實驗，接下來他的操作是：斷開開關換接“50Ω、1.5A”滑動變阻器重新實驗．
（3）小壯改正錯誤后，閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，記下各組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制如圖乙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象可知小燈泡的額定功率是0.5W；圖中曲線反映燈絲的電阻是變化的，說明：燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
（4）實驗中，某同學的小燈泡先由暗變亮，然后發(fā)出耀眼的光后被燒壞．為了避免燈絲燒斷，請你提出在調節(jié)滑動變阻器的過程中應注意的事項：緩慢調節(jié)滑動變阻器的滑片，同時觀察電壓表的示數(shù)，使其不能超過小燈泡額定電壓值的1.2倍．
（5）另一個同學小力想測額定電壓為3.8V的小燈泡正常發(fā)光的電阻，可是發(fā)現(xiàn)電流表壞了，老師又給他一個已知電阻R，他設計了如圖丙所示的電路，測出了小燈泡正常發(fā)光時的電阻，請幫他將步驟補充完整：
①斷開S₁，閉合S₂，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V；
②斷開S₂，閉合S₁，保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)為U；
③則小燈泡正常發(fā)光時電阻R1=$\frac{3.8VR}{{U}_{1}-3.8V}$．

Answer 1

分析 （1）電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，滑動變阻器串聯(lián)并且一上一下接線，連接電路；
（2）閉合開關前，將滑片置于阻值最大處，根據(jù)連接確定移動方向；閉合開關后，小燈泡發(fā)光過亮，是由于所使用滑動變阻器阻值太��；
（3）利用曲線圖和額定電壓，確定燈泡的電流，再利用P=UI求出電功率；分析曲線變化確定小燈泡的電阻變化；
（4）本實驗中電壓表測燈泡兩端的電壓，燈泡的與實際功率、實際電壓的大小，為防止燈泡被燒壞，調節(jié)滑動變阻器可以觀察電壓表的示數(shù)來進行；
（5）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$確定電流表的示數(shù)，再利用并聯(lián)電路特點電壓相等，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出其電阻．

解答 解：（1）根據(jù)電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，滑動變阻器串聯(lián)并且一上一下接線，連接電路；如下圖：

（2）閉合開關前，將滑片置于阻值最大處，根據(jù)連接確定滑片應該置于A端；閉合開關后，小燈泡發(fā)光過亮，是由于所使用滑動變阻器阻值太小；
接下來應該斷開開關，換用“50Ω、1.5A”的滑動變阻器重新做實驗；
（3）根據(jù)圖象可知U=2.5V時，I=0.2A，則P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
圖中從原點到M點再到N點的曲線；可以看出小燈泡兩端電壓增大，電流也隨著增大，反映燈絲的電阻是變化的；
（4）為了避免燈絲燒斷，可以調節(jié)滑動變阻器保證電壓表的示數(shù)低于或等于額定電壓來進行實驗．
（5）如圖丙所示的電路，測出了小燈泡正常發(fā)光時的電阻．請幫他將步驟補充完整：
①斷開S₁、閉合S₂，移動滑動變阻器的滑片 使電壓表示數(shù)為3.8V；
②斷開S₂、閉合S₁，保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)為U；
③分析電路圖丙可知，電阻R與燈并聯(lián)，則根據(jù)實驗要求電阻兩端的電壓等于小燈泡的額定電壓即U=3.8V，因此電阻中的電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{R}$，則小燈泡正常發(fā)光時電阻R_L=$\frac{3.8VR}{{U}_{1}-3.8V}$．
故答案為：（1）見上圖；
（2）A；斷開開關換接“50Ω、1.5A”滑動變阻器重新實驗；
（3）0.5；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
（4）緩慢調節(jié)滑動變阻器的滑片，同時觀察電壓表的示數(shù)，使其不能超過小燈泡額定電壓值的1.2倍；
（5）使電壓表示數(shù)為3.8V；保持滑片的位置不動；$\frac{3.8VR}{{U}_{1}-3.8V}$．

點評 本題考查了連接電路的注意事項、連接實物圖、曲線圖的分析、電路故障的判斷等，是中招常見的實驗探究題類型．