Question

【題目】小明要測定標有“3.8V”小燈泡正常發光時的電阻，選擇一些器材，兩節新干電池、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關、導線若干，連接了如圖甲所示電路：

(1)小明發現同組的小虎所選的器材不能完成此實驗，其原因是_______；

(2)小明還發現電路連接也有錯誤，請你在接錯的那根導線上打“×”，并另畫一根導線， 使電路連接正確；

（______）

(3)更改后小明還測量了小燈泡在不同電壓下的電流，并根據所測得數據繪制了小燈泡的I-U 圖像，如圖乙所示，可計算出小燈泡的額定功率是_________W，由圖像可知電流與電壓并不成正比，原因是_______；

(4)如果在保證小燈泡兩端電壓不超過額定電壓的條件下，滑動變阻器的滑動觸頭向右移動，滑動變阻器電阻改變R 滑時，燈泡電阻改變了RL，則R滑__________RL（選填“<”、 “=”、 “>”）；

(5)上述實驗結束后，小明又設計了如圖丙所示的電路，只用電壓表來測量額定電壓為 2.5V的小燈泡的額定功率。已知滑動變阻器 R 的最大阻值為 15Ω，電源電壓恒定，其測量過程如下：

① 閉合開關 S、S2，斷開S1，將滑動變阻器的滑片移到最上端，電壓表示數為 4.5V；

②_________（填三個開關閉合與斷開情況），移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為________V，這時小燈泡正常發光；

③ 保持滑動變阻器滑片的位置不變，閉合開關S、S2，斷開S1， 電壓表示數為 3V；

④小燈泡的額定功率 P 額=_________W。

Answer 1

【答案】電源電壓太低 0.76 燈絲的電阻隨溫度升高而增大 > 閉合 S、S1，斷開 S2 2 0.5

【解析】

(1)[1]兩節新干電池串聯的總電壓是 3V，而小燈泡正常發光時的電壓是 3.8V，電源電壓太低。

(2)[2]原電路中，電壓表串聯在電路中，變阻器與電流表串聯后再與燈并聯是錯誤的，電路中的電流為0，故燈不發光，電壓表應與燈并聯，變阻器與電流表和燈串聯，如圖所示：

(3)[3]由圖乙知，燈在3.8V額定電壓下對應的電流為0.2A，則小燈泡的額定功率

P=UI=3.8V×0.2A=0.76W

小燈泡的額定功率為0.76W。

[4]根據圖象可知電流與電壓并不成正比，原因是燈絲的電阻不是定值，燈絲電阻隨溫度升高而變大。

(4)[5]滑動變阻器接入電路的阻值減小，電路中的電流變大，燈泡的亮度變大，燈絲的電阻變大；由于總電壓不變，電路中的電流變大，可知電路中的總電阻變小，所以變阻器減小的阻值大于燈泡增大的阻值，即則R滑>RL。

(5)先測出電源電壓U；只用電壓表來測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，首先應使燈正常發光，通過開關的轉換，使燈與變阻器滑片以下電阻絲串聯，根據串聯電路電壓的規律，當電壓表示數為U-2.5V燈正常發光，在③中，根據分壓原理可求出滑片以下電阻絲的電阻大小，根據歐姆定律可求出燈正常發光時的電流，根據P=UI可求小燈泡的額定功率P額。具體步驟：

①閉合開關S、S2，斷開S1，將滑動變阻器的滑片移到最上端，電壓表示數為4.5V；

②[6]閉合S、S1，斷開S2，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為2V，這時小燈泡正常發光；

③閉合開關S、S2，斷開S1，保持滑動變阻器滑片的位置不變，電壓表示數為3V。

在①中，電源電壓為U=4.5V，在②中，燈與滑片以下電阻絲R滑下的電阻串聯，電壓表測其電壓，當電壓表示數為2V，根據串聯電路電壓的規律，燈的電壓

UL=UU滑下=4.5V2V=2.5V

燈正常發光；在③中，電路中只有變阻器，根據串聯電路電壓的規律，滑片以上電阻絲的電壓為

U3V=4.5V3V=1.5V

根據分壓原理，R滑上∶R滑下=1∶2，因變阻器的總電阻為15Ω，故R滑下=10Ω，由歐姆定律和串聯電路電流的規律，通過變阻器的電流即燈的額定電流

IL== =0.2A

④[7]小燈泡的額定功率

P額=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W

小燈泡的額定功率為0.5W。