Question

17．小明想利用以下提供的器材測量兩只小燈泡的電功率（小燈泡的額定電壓分別為2.5V、3.8V，阻值均約為10Ω）．所提供的器材分別有：電流表、電壓表、單刀雙擲開關(guān)和電源（電壓為6V且穩(wěn)定不變）各一個，滑動變阻器（“10Ω 2A”、“50Ω 1A”）兩個，導(dǎo)線若干條．單刀雙擲開關(guān)的符號是，當(dāng)?shù)栋獾缴线厱r，a、b兩接線柱連通；刀扳到下邊時，a、c兩接線柱連通．
（1）請按下面的要求畫出實驗電路圖．
（要求：①設(shè)計一個電路，只能通過開關(guān)改變電路的連接，完成兩只小燈泡電功率的測量；②用一個滑動變阻器．）
（2）請你幫助小明在下面畫出記錄一只小燈泡實驗數(shù)據(jù)的表格．
（3）小明按符合設(shè)計要求的電路圖正確連接電路后，將單刀分別擲于b、c兩點時，發(fā)現(xiàn)其中一個小燈泡發(fā)光過亮，不能進行實驗．為了完成實驗，他應(yīng)：換接“50Ω1A”的滑動變阻器．
（4）小明改正錯誤后進行實驗，依據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)，畫出了通過額定電壓為2.5V
小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關(guān)系曲線，如圖所示．則這只小燈泡的額定功率是0.625W．
（5）由圖可知，通過小燈泡的電流與它兩端的電壓不成正比，其原因是：燈絲電阻隨溫度升高而增大．
（6）在測額定電壓為3.8V小燈泡功率的實驗時，假若電壓表15V量程損壞，3V量程能正常使用，仍利用現(xiàn)有的器材完成實驗，你認為如何操作用電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，移動滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.2V，讀出此時電流表讀數(shù)I．

Answer 1

分析 （1）設(shè)計電路圖時，注意用電壓表與兩個燈炮并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，用滑動變阻器控制整個電路，使所提供開關(guān)的b、c點與兩個燈泡連接；
（2）表格的設(shè)計要能記錄電壓、電流、電功率以及亮度，同時要注意測量至少三次以上；
（3）燈泡的額定功率就是在額定電壓下的功率，因此可從圖中讀出數(shù)據(jù)，利用公式進行計算；
（4）根據(jù)圖象讀出燈泡兩端電壓為額定電壓時對應(yīng)的電流值，然后根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）燈泡燈絲的阻值會隨溫度的變化而變化，因此是不可能完全成正比的．
（6）當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，燈泡兩端的電壓為3.8V，則滑動變阻器兩端的電壓為6V-3.8V=2.2V，若電壓表的大量程損壞，可將電壓表與滑動變阻器并聯(lián)．

解答 解：（1）兩燈泡電流表串聯(lián)、電壓表與兩燈泡并聯(lián)，開關(guān)的分別與兩燈泡連接，如圖所示：

（2）表格內(nèi)容包括燈泡兩端電壓、通過燈泡電流、燈泡功率以及燈泡亮度；如下表所示：

實驗次數(shù)	燈泡兩端電壓U/V	通過燈泡電流I/A	燈泡功率P/W	燈泡亮度
1
2
3

（3）燈泡過亮說明電路中的電流過大，電阻過小，因此換接“50Ω 1A”的滑動變阻器；
（4）根據(jù)圖象可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為2.5V時，對應(yīng)的電流約為0.25A，因此燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）根據(jù)圖中的曲線可初步判斷，燈絲的電阻不是固定的，它隨著溫度的升高而增大．
（6）當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，燈泡兩端的電壓為3.4V，則滑動變阻器兩端的電壓為6V-3.8V=2.2V，此時可將電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.2V時，燈泡正常發(fā)光．
故答案為：（3）換接“50Ω 1A”的滑動變阻器；（4）0.625W；（5）燈絲電阻隨溫度升高而增大；（6）用電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，移動滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.2V，讀出此時電流表讀數(shù)I．

點評 本題考查了電路圖的設(shè)計、表格的設(shè)計、滑動變阻器的正確使用、額定功率的計算以及燈絲電阻與溫度的關(guān)系等內(nèi)容；能從圖象中得到電壓、電流、電阻的變化是解決本題的關(guān)鍵．