Question

14．在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室為每個(gè)小組提供的器材有：電壓恒為5v的電源一個(gè)，電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（0～3V、0～15V）各一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，標(biāo)有“20Ω  lA”的滑動(dòng)變阻器一個(gè)，導(dǎo)線若干，額定電壓為3.8V小燈泡一個(gè)．實(shí)驗(yàn)前電壓表與電流表均已調(diào)零． 第一小組的同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)按如圖甲所示方式連接電路．

（1）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)．（選填“閉合”或“斷開(kāi)”）．
（2）開(kāi)關(guān)閉合前，應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到A．（選填“A”或“B”）端．
（3）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，則故障原因可能是小燈泡短路．
（4）排除故障后，調(diào)節(jié)滑片到某一位置時(shí)，燈恰好正常發(fā)光．此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙，則通過(guò)小燈泡的電流為0.4 A．
（5）該小組的同學(xué)們經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，記錄了多組電壓與電流值，并繪出如圖丙所示圖象．
通過(guò)分析圖象，發(fā)現(xiàn)小燈泡燈絲電阻是變化的，這是由于燈絲電阻隨燈絲溫度升高而增大（或燈絲電阻與燈絲溫度有關(guān)）．
（6）第二小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，本組的電壓表0～15V的量程已損壞，而0～3V的量程可以使用．經(jīng)過(guò)研究設(shè)計(jì)了如圖丁所示電路，完成了小燈泡功率的測(cè)量．實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.2V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光．
（7）第一小組的同學(xué)按電路圖連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出耀眼明亮的光，并很快熄滅，檢查后發(fā)現(xiàn)連線正確，請(qǐng)你找出他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中兩個(gè)操作不當(dāng)之處是：
①連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)
②滑動(dòng)變阻器沒(méi)有滑到阻值最大處．

Answer 1

分析 （1）在接線過(guò)程中，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)．
（2）在閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)移到阻值最大處．
（3）電流表有示數(shù)，說(shuō)明整個(gè)電路是通路，電壓表無(wú)示數(shù)，由此找故障的原因．
（4）根據(jù)圖乙知電流表量程和分度值，讀出其示數(shù)．
（5）從溫度影響電阻的角度分析原因．
（6）由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)分析說(shuō)明．
（7）連接電路時(shí)，為保護(hù)電路，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，變阻器連入電路中的電阻最大．

解答 解：
（1）為了保護(hù)電路，在接線過(guò)程中，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，以避免因接線錯(cuò)誤造成短路將電源燒壞；
（2）為了避免電路中電阻過(guò)小而燒壞電源或電表，在閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)移到阻值最大處，即A端．
（3）電流表有示數(shù)，說(shuō)明整個(gè)電路是通路，而電壓表無(wú)示數(shù)，燈泡也不亮，所以故障的原因可能是能燈泡短路了．
（4）由圖乙電流表使用的是0-0.6A量程，分度值0.02A，示數(shù)為0.4A．
（5）從圖象還可以看出，通過(guò)小燈泡的電流隨電壓的增大而增大，根據(jù)P=UI燈的功率也增大，燈絲的溫度升高，因燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以燈絲的電阻增大．
（6）由圖丁，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電壓為3.8V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_變=U-U_額=5V-3.8V=1.2V，即電壓表示數(shù)為1.2V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光．
（7）第一小組的同學(xué)按電路圖連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出耀眼明亮的光，并很快熄滅，說(shuō)明連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；同時(shí)說(shuō)明電路中的電流很大，將燈燒壞，由歐姆定律知，變阻器連入電路中的電阻很小，故他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中兩個(gè)操作不當(dāng)之處是：①連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；②滑動(dòng)變阻器沒(méi)有滑到阻值最大處．
故答案為：（1）斷開(kāi)；
（2）A；
（3）小燈泡短路；
（4）0.4；
（5）燈絲電阻隨燈絲溫度升高而增大（或燈絲電阻與燈絲溫度有關(guān)）；
（6）1.2；
（7）①連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；②滑動(dòng)變阻器沒(méi)有滑到阻值最大處

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡電功率，考查實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路故障分析時(shí)，電流表的讀數(shù)，影響電阻的因素及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，綜合性較強(qiáng)．