Question

17．小明用一個電壓表（0-3V，0-15V）、一個電流表（0-0.6A，0-3A）、一個開關、一個滑動變阻器（10Ω 1A）、三個定值電阻（10Ω、20Ω、30Ω）、一個恒定電源，要測量小燈泡L（額定電壓為3.8V，阻值約為5Ω）的額定功率．

實驗次數	電壓表/V	電流表/A	燈泡亮度
1	0.5	0.2	燈絲發紅
2	2.0	0.5	發光較暗
3	3.8		正常發光

（1）請你用筆畫線代替導線，將電路圖連接完整，如圖1所示．
（2）閉合開關前，需要將滑動變阻器的滑片移至最右端（填“左”或“右”）．
（3）電路連接正確后，閉合開關，記錄的部分實驗數據現象如表所示，當小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖2所示，則小燈泡的額定功率為3.04W．
（4）分析表中的實驗數據，小燈泡電阻的變化情況是燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大．
【拓展】
（5）小明還設計了探究“電流和電壓、電阻的關系”實驗，請你幫他畫出設計的電路圖，小明將原電路中的燈泡改接了定值電阻，連接好電路后，閉合開關，調節滑動變阻器測出幾組電壓和電流值，根據表格中的數據，你能得出的結論是電阻一定時，通過導體的電流與它兩端的電壓成正比．
（6）為了探究電流和電阻的關系，小明依次換用了10Ω、20Ω、30Ω三個定值電阻完成三次實驗，為了控制定值電阻兩端的電壓一定，應滑動變阻器的滑片，使其連入電路的阻值不斷增大（選填“增大”或“減小”）

實驗次數	電壓表/V	電流表/A
1	5.6	0.28
2	6.0	0.3
3	6.4	0.32

Answer 1

分析 （1）根據燈泡的額定電壓和電阻算出電流，確定電流表的量程；
（2）連接電路時，閉合開關前，變阻器的滑片應移至最大阻值處；
（3）根據電流表的量程和分度值，讀出電流值，根據P=UI計算額定功率；
（4）分析表中數據計算電阻值大小，發現小燈泡的電阻是變化的，原因就是電阻隨著溫度的變化而變化；
（5）分析表格中電流的變化倍數和電壓的變化倍數之間的關系，利用控制變量法得出實驗結論；
（6）先分析電路中總電阻的變化，再分析電路中電流的改變以及滑動變阻器兩端電壓的變化，然后根據串聯電路的特點確定電壓表示數的變化；根據串聯電路起分壓作用進行分析滑動變阻器接入電路中阻值的變化，進一步判斷滑片移動的方向．

解答 解：（1）根據I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{5Ω}$=0.76A，故電流表量程為0～3A，故電路連接如圖所示：

（2）閉合開關前，變阻器的滑片應移至最大阻值處；圖1中，由于滑動變阻器接了下面左邊的接線柱，所以在閉合開關前，變阻器的滑片P應移至最右邊；
（3）由圖可知，電流表選擇的量程是0～3A，其分度值為0.1A，由指針所指位置可知I=0.8A；
小燈泡的額定功率為：P=UI=3.8V×0.8A=3.04W；
（4）由歐姆定律可得，3次實驗中燈泡的電阻分別為：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.5V}{0.2A}$=2.5Ω；R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{3.8V}{0.8A}$=4.75Ω；
根據計算結果可知：隨著燈泡電壓的增大，電流增大，功率增大，燈泡變亮，溫度升高，燈泡的電阻增大，故得到燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大；
（5）探究“電流和電壓、電阻的關系”實驗的電路圖，如圖所示：

分析表格中數據可知，通過電阻的電流變化倍數等于兩端電壓變化的倍數，故可得結論：電阻一定時，電流與電壓成正比；
（6）在探究“電流與電阻關系”的實驗過程中，運用控制變量法，保持定值電阻兩端的電壓一定；由于電源電壓不變，則滑動變阻器兩端的電壓也是一定的；
當依次用10Ω、20Ω、30Ω的定值電阻時（定值電阻阻值逐漸增大），根據串聯分壓原理有$\frac{{R}_{滑}}{{R}_{定}}=\frac{{U}_{滑}}{{U}_{定}}$，所以，要想保持電阻兩端電壓不變，應使變阻器連入電路的阻值增大．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）右；（3）3.04；（4）燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大；
（5）如上圖所示；電阻一定時，通過導體的電流與它兩端的電壓成正比；（6）增大．

點評 此題是“測定一個小燈泡的功率”的實驗，考查了電路的連接、注意事項、功率的計算、滑動變阻器的使用及阻值大小對電路的影響．