Question

14．同學們在“測量小燈泡的電功率”實驗中，所用電源電壓為6V，燈泡的額定電壓U₀=3.8V，額定功率在1～1.5W的范圍內．

（1）按圖甲所示的電路圖，請你用筆畫線代替導線將圖乙的電路補充完整．
（2）小明同學在實驗過程中，將滑動變阻器的滑片P緩慢向B端移動，小燈泡的實際功率將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）另一組的小聰同學在實驗過程中發現電流表、電壓表示數如圖丙所示，此時燈泡的功率為0.4W，經分析造成這種現象的原因是電壓表量程接錯，應該接0～15V的量程，實際卻接了0～3V的量程．
（4）小聰同學重新調整電路連接后，繼續探究小燈泡在額定功率時的亮度，但發現無法準確讀出額定電壓，他用第（3）小問中所測得數據先算出燈泡的電阻R_L，再根據P₀=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{L}}$計算燈泡的額定功率．按此方案算出燈的額定功率比真實值偏大（選填“大”或“小”），其根本原因是燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，第（3）小問算出燈泡的電阻R_L小于燈泡正常發光時的阻值．

Answer 1

分析 （1）電流表、滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表與燈泡并聯，根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，滑動變阻器要按“一上一下”串聯接入電路；
（2）由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據滑片的移動可知接入電路中電阻的變化，
根據歐姆定律可知電路中電流的變化和燈泡兩端的電壓變化，根據P=UI可知燈泡實際功率的變化；
（3）根據電流表所選量程可讀數，根據電壓表指針位置讀數，然后與電源電源比較即可知造成這種現象的原因；
（4）燈泡電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發光時的阻值不相等，根據P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$分析與真實值的差異．

解答 解：（1）滑動變阻器要“一上一下”串聯接入電路，故只需將其上面任一接線柱與開關的右接線柱連接，
燈泡的額定電壓U₀=3.8V＞3V，故需將電壓表的“15”接線柱與燈泡右接線柱連接，如圖所示：

（2）由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，當滑片P緩慢向B端移動的過程中，變阻器接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，由歐姆定律可知，電路中的電流變大，由U=IR可知，燈泡兩端的電壓變大，根據P=UI可知，小燈泡的實際功率將變大；
（3）由圖可知，電流表所選量程為0～0.6A，則由指針位置可知，此時電流表的示數是0.2A；
若圖丙中電壓表為0～15V量程，那么由指針位置可知，此時電壓為10V，而電源電壓為6V，所以電壓表沒有接0～15V量程，而是接了0～3V量程（即電壓表量程接錯了），故此時電壓表的示數為2V；
此時燈泡的功率：P=UI=2V×0.2A=0.4W；
（4）因為燈泡電阻隨溫度的變化而變化，第（3）小問中所求電阻值R_L與燈泡正常發光時的阻值不相等，
燈泡在額定電壓3.8V下的電阻比2V下的電阻要大，而算額定功率時是用2V時燈泡的電阻，所以R_L偏小，根據P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$可知，算出燈的額定功率比真實值偏大．
故答案為：（1）見上圖；
（2）變大；
（3）0.4；電壓表量程接錯，應該接0～15V的量程，實際卻接了0～3V的量程；
（4）大；燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L小于燈泡正常發光時的阻值．

點評 本題考查了連接電路圖、歐姆定律的應用、串聯電路的特點，連接電路圖時，要注意電表量程的選擇，注意電表正負接線柱不要接反，第（4）小題有一定的難度，解題是時要注意認真分析．