Question

6．小華和幾個(gè)同學(xué)一起做“測量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)有的器材：電壓為6V的電源，待測小燈泡（標(biāo)有“2.5V”字樣，其燈絲電阻在正常工作時(shí)約為8Ω），滑動變阻器R1（50Ω，1.0A），滑動變阻器R2（20Ω，1.5A），電壓表、電流表各一個(gè)．
（1）圖甲是小華同學(xué)連接的實(shí)物電路圖，同桌的小明檢查后認(rèn)為小華所連接的電路有錯(cuò)誤，請?jiān)趫D上改動盡量少的導(dǎo)線（在錯(cuò)誤的連線上打×，然后用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法），使得電路連接正確．
（2）小華同學(xué)在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)備在小燈泡上分別加上不同的電壓（1V～2.5V）做多次實(shí)驗(yàn)，這樣設(shè)計(jì)的目的是測量不同電壓下小燈泡的電功率，研究燈泡亮度與實(shí)際電功率、實(shí)際電壓的關(guān)系．為達(dá)到多次實(shí)驗(yàn)的目的，電路中所選用的滑動變阻器應(yīng)是R₁（選填：“R₁”或“R₂”）．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中突然燈泡不亮，電流表沒示數(shù)，電壓表示數(shù)為6V，則故障可能是燈泡斷路．
（4）正確改正電路連線后，閉合開關(guān)，移動滑片到某位置時(shí)，電表的示數(shù)如圖乙所示，則此時(shí)小燈泡的功率為0.384W．為測得小燈泡的額定功率，此時(shí)應(yīng)將滑動變阻器的滑片向右（選填“左”或“右”）端移動．
（5）繼續(xù)移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象．根據(jù)圖象信息可知，小燈泡的額定功率0.75W．燈泡的電阻隨著電壓的升高而增大（填“增大”“減小”）

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡的電功率，電壓表測量小燈泡兩端的電壓，電流表測量電路中的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算小燈泡的電功率，據(jù)此在實(shí)物圖找出錯(cuò)誤連接并修改．
（2）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出燈泡兩端電壓，然后與燈泡的額定電壓比較可知燈泡實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系，并確定滑片移動的方向．
（3）電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電路斷路，據(jù)此分析故障的可能原因．
（4）由圖示電表讀出其示數(shù)，然后由P=UI 求出燈泡功率，然后根據(jù)電路圖確定滑片的移動方向．
（5）由圖示圖象求出燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率；由圖象分析燈泡電阻變化情況．

解答 解：（1）觀察電路圖甲可知，電壓表所測的是燈泡與變阻器的總電壓，但是此實(shí)驗(yàn)需要測的是燈泡的電壓，應(yīng)將電壓表與小燈泡并聯(lián)，改正方法如圖所示；

（2）多次試驗(yàn)可以測量不同電壓下通過小燈泡的電流，觀察小燈泡的亮度變化，根據(jù)公式P=UI計(jì)算出的電功率，研究燈泡亮度與實(shí)際電功率、實(shí)際電壓的關(guān)系；
小燈泡兩端的最小電壓為1V，電路中的電流約為I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{1V}{8Ω}$=0.125A，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，滑動變阻器兩端的電壓U₂=U-U₁=6V-1V=5V，
滑動變阻器接入電路中的電阻約為R=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{5V}{0.125A}$=40Ω，
因?yàn)?0Ω遠(yuǎn)大于R₂的最大阻值20Ω，則應(yīng)選擇滑動變阻器R₁（50Ω 1.0A）；
（3）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明某處發(fā)生了斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓6V，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡出現(xiàn)了斷路；
（4）小燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表的量程應(yīng)選擇0～3V，分度值為0.1V，則圖乙中電壓表示數(shù)為1.6V，
由（2）中根據(jù)燈絲電阻在正常工作時(shí)的大約阻值計(jì)算出的燈絲兩端的電流I=0.125A可知，電流表的量程應(yīng)選擇0～0.6A，分度值為0.02A，則圖乙中電流表示數(shù)為0.24A，則此時(shí)小燈泡的功率P=UI=1.6V×0.24A=0.384W，
電壓表示數(shù)為1.6V，小于燈泡的額定電壓2.5V，因此此時(shí)燈泡的實(shí)際功率小于燈泡的額定功率，為了使燈泡正常發(fā)光，需使滑動變阻器接入電路中的電阻減小，故將滑片向右移動；
（5）根據(jù)圖丙可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，通過燈泡的電流為0.3A，故燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
由圖可知，圖中電流隨電壓的增大而增大，且電壓變化大于電流變化，由R=$\frac{U}{I}$，故可知小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大；
故答案為：（1）見上圖；（2）測量不同電壓下小燈泡的電功率，研究燈泡亮度與實(shí)際電功率、實(shí)際電壓的關(guān)系；R₁；（3）燈泡斷路；（4）0.384；右；（5）0.75；增大．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、電表讀數(shù)、求燈泡功率、分析燈泡電阻隨電壓的變化情況等問題，是�？紗栴}，要掌握；對電表讀數(shù)時(shí)要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)．