Question

11．某物理實驗小組的同學用如圖所示的器材測量標有“3.8V”字樣的小燈泡L的電功率，其中電源電壓恒為6V，滑動變阻器上標有“20Ω 1A”字樣．

序號	電流表示數（A）	電壓表示數（V）	電功率（W）
1	0.10	0.9	0.09
2	0.20	2.2	0.44
3		3.8
4	0.34	4.5	1.43

（1）在圖甲中用筆畫線代替導線，將實物圖連接補充完整；
（2）實驗過程中，滑動變阻器對電路起保護作用，因此閉合開關前，滑片應移到C端（選填“C”或“D”）；閉合開關后移動滑片，發(fā)現(xiàn)燈始終不發(fā)光，電流表無示數，電壓表示數幾乎為電源電壓，則故障原因可能是燈泡燈絲斷了；
（3）排除故障后進行實驗，當電壓表的示數為3.8V時，燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數如圖乙所示，為0.3A，小燈泡的額定功率為1.14W；
（4）另一實驗小組的同學用相同的器材完成實驗并記錄了數據，在與老師交流的過程中，老師發(fā)現(xiàn)表中第1組數據是編造的，不可能從實驗中得到，其原因是：總電阻不足60Ω．
（5）最后老師又向同學們提出問題：前面學習了歐姆定律，能否用圖甲所給器材探究通過燈泡的電流與它兩端的電壓成正比？為什么？不能，燈絲的電阻會隨燈泡兩端電壓而改變．

Answer 1

分析 （1）根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程并與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．
（2）尋找故障，要根據電壓表和電流表出現(xiàn)的狀況進行分析．電流表幾乎無示數，說明某處發(fā)生了斷路，然后根據電壓表的情況判斷哪個地方發(fā)生了斷路．
（3）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，利用P=UI求出額定功率．
（4）根據歐姆定律和表格中的數據可知燈泡的電阻大約為10Ω，根據串聯(lián)電阻的電阻特點可知電路中的最大電阻約為30Ω，而根據第一組數據可知電路中的總電阻為60Ω，據此判斷第一組數據是不可能測到的．
（5）探究電流與電壓成正比關系時，應控制電阻不變，而由表中數據可知燈泡的電阻是隨溫度的變化而變化的．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表的量程為0～15V且與燈泡并聯(lián)，注意電流從正接線柱流入負接線柱流出，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，連接如下圖所示：

（2）本實驗中，保護電路的滑動變阻器應處于最大阻值處的C端；閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數，所以電路中某處發(fā)生了斷路，又電壓表有示數且接近于電源電壓，說明燈泡發(fā)生了斷路；
（3）當電壓表的示數為3.8V時，燈泡正常工作，由表中數據可知此時通過燈泡的電流為0.3A，
故燈泡的額定功率為P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）根據表格中的數據利用歐姆定律可知燈泡的電阻以次為：9Ω、11Ω、12.7Ω、13.2Ω，
電路中的最大電阻為13.2Ω+20Ω=33.2Ω＜$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω，所以表一中第1組數據是編造的，不可能從實驗中得到；
（5）在探究電流與電壓成正比關系時，應控制電阻不變；
而由上問可知燈泡的電阻會隨燈泡兩端電壓而改變，所以不能用來探究電流與電壓成正比的實驗．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）C；燈泡燈絲斷了；（3）0.3；1.14；（4）總電阻不足60Ω；（5）不能；燈絲的電阻會隨燈泡兩端電壓而改變．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇和連接、滑動變阻器的作用和連接、額定功率的理解、實驗數據的分析、歐姆定律的應用、探究電流與電壓實驗中控制變量法的具體應用等，涉及的知識點較多，綜合性強，給解題帶來了困難．