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20.在“伏安法測電阻”實驗中,小燈泡額定電壓為3.8V(電阻約為10Ω),電源電壓為6V.

(1)小敏連接了如圖1所示的部分實物電路,請你用筆畫線代替導線,將電路連接完整.
(2)若有規格分別為“5Ω  1A”、“20Ω  0.5A”和“50Ω  0.2A”的三個滑動變阻器供選擇,為了使實驗能順利進行,應選用規格為20Ω 0.5A的滑動變阻器連入電路.
(3)閉合開關,他發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片P,小燈泡都很暗,且兩表示數不變,出現上述故障的原因可能是:滑動變阻器的兩下接線柱接入電路.
(4)故障排除后,再次閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P,當電壓表的示數為3V時,此時電流表的示數為0.3A,則小燈泡此時的電阻是10Ω.
(5)小敏通過移動滑動變阻器的滑片P,記下多組對應的電壓表和和電流表的示數,并繪制成如圖2所示的I-U圖象,結果發現圖象為曲線是,造成這一現象的原因可能是小燈泡燈絲電阻會隨溫度變化.

分析 (1)在“測量小燈泡的電功率”實驗中,電流表要串聯接入電路,電壓表要并聯接入電路,滑動變阻器采取一上一下的連接方式;
(2)測量小燈泡的電功率實驗中,要測出額定電壓下時的額電功率,根據串分壓的知識,電阻的阻值越大,所需變阻器的阻值越大,根據串聯電路特點及歐姆定律通過計算,確定變阻器的規格.
(3)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P,小燈泡發光很暗,兩表示數不變,說明滑動變阻器不起作用且連入的阻值較大,電路故障為滑動變阻器的兩下接線柱接入電路;
(4)根據圖象中的電流值和電壓值分析;
(5)由圖象分析電阻變化的特點.

解答 解:(1)電流表、滑動變阻器要與小燈泡串聯接入電路,滑動變阻器要采取“一上一下”的連接方式;

(2)實驗中,要測出額電功率,要保持小燈泡兩端的電壓為額定電壓(小燈泡的電阻約為10Ω),所需變阻器的阻值最大,
電路中的電流為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A,則R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-3.8V}{0.38A}$≈5.9Ω,應該選擇“20Ω  0.5A”的變阻器.
(3)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P,小燈泡發光很暗,兩表示數不變,說明滑動變阻器不起作用且連入的阻值較大,電路故障為滑動變阻器的兩下接線柱接入電路;
(4)由圖可知,當電流為0.3A時的電壓值為3V,則小燈泡此時的電阻是R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω.
(5)由圖可知,燈泡的電阻是變化的,當燈泡兩端的電壓變大時,功率隨之變大,燈絲的溫度升高,溫度影響了燈泡的電阻的大小.
故答案為:(1)見上圖;(2)20Ω  0.5A;(3)滑動變阻器的兩下接線柱接入電路;(4)3;10;(5)小燈泡燈絲電阻會隨溫度變化.

點評 本題考查了電路故障分析、求燈泡的功率,是實驗的常考內容,要掌握;分析電路故障時,考慮問題要全面,考慮到各種可能的故障原因,然后綜合分析得出結論;由I-U圖象找出電流與電壓的對應關系是解題的關鍵.

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