Question

11．小雨在拆裝手電筒時，發現手電筒的小燈泡上標有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經模糊不清，他想通過實驗測量該燈泡的額定功率，圖甲為他所連的實驗電路．

（1）電池盒中至少有3節干電池．
（2）經檢查發現電路接線有錯誤，小雨只做了一處改動就閉合開關進行實驗．請在他接錯的導線上打上“×”，并改正．
（3）實驗時，小雨移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數為3.8V時，電流表的示數如圖乙所示．則該小燈泡的額定電流為0.3A，額定功率為1.14W．
（4）實驗中，突然發現電壓表的示數變為零，電流表示數增大，電路可能出現的故障是燈泡短路．
（5）閉合開關，移動滑片，記錄電流表和電壓表示數，進行多次實驗，繪制出I-U圖象，如圖丙中b所示．實驗完成后，將小燈泡換成定值電阻，重復上述實驗過程，繪制出I-U圖象，如圖丙中a所示．根據圖象a可得出結論：在電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比．
（6）試分析圖象中A、B、C三點電阻R_A、R_B、R_C大小關系為：R_A＜R_C＜R_B．

Answer 1

分析 （1）根據一節干電池的電壓和燈泡的額定電壓計算出所用干電池的節數；
（2）滑動變阻器要串聯在電路中，且要按“一上一下”的接入電路；
（3）根據電流表選擇的量程和分度值讀出讀出電流的大小，然后根據P=UI求出小燈泡的額定功率；
（4）由電流表判斷電路電流增大，總電阻減小，電壓表示數為0，可能是電壓表測量導線電壓，燈泡短路．
（5）分析圖象，得出電流與電壓的關系；
（6）由圖比較各點電壓、電流值，由R=$\frac{U}{I}$得出三點電阻大小．

解答 解：（1）因為一節干電池提供1.5V的電壓，而燈泡的額定電壓為3.8V，電源電壓要大于3.8V，所以電池盒中至少有3節干電池．
（2）滑動變阻器要按“一上一下”的方式串聯接入電路，且閉合開關前，滑動變阻器的滑片應位于阻值最大處，故接錯的導線是滑動變阻器的右上接線柱與開關左接線柱相連接的導線，應該將滑動變阻器的右下接線柱與開關的左接線柱連接，如圖所示：

（3）由圖乙可知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.3A．
則小燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（4）實驗中，突然發現電流表示數增大，電路電流增大，總電阻減小，說明有短路故障；電壓表測量燈泡電壓，電壓表示數為0，說明小燈泡短路了．
（5）由圖丙中a可知，電流、電壓圖象是一條過原點的直線，可得出結論：電阻一定，通過導體的電流和兩端電壓成正比；
（6）圖丙中，a圖線是正比例圖線，是定值電阻的I-U圖線，所以B點電阻與a、b相交處電阻相等，
由圖線b可知，燈泡兩端的電壓變大時，電流變大，
燈泡的實際功率變大，燈泡變亮，溫度升高，燈泡的電阻增大，
所以R_A＜R_C＜R_交點，即：R_A＜R_C＜R_B．
故答案為：（1）3；（2）見上圖；（3）0.3；1.14；（4）小燈泡短路；
（5）在電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比；（6）R_A＜R_C＜R_B．

點評 本題是測量小燈泡的電功率的實驗，考查了實物電路的連接、電表的讀數、電功率的計算、電路故障及燈泡的電阻與溫度的關系等，考查的問題較多，這些問題是電學實驗的常考內容，一定要掌握；對于圖象要認清橫坐標和縱坐標表示是電壓還是電流，能根據圖線是直線或曲線分析電阻特點．