Question

16．在“測定小燈泡的功率”的實驗中，小明和小亮同學設計的電路如圖甲所示，他選用的小燈泡額定電壓為3.8V，電阻約為15Ω，電源電壓為6V且保持不變．

（1）有兩種規格的滑動變阻器，分別是標有“5Ω 1A”的R₁、和標有“50Ω 0.5A”的R₂，為了實驗能順利完成，應選擇R₂ （“R₁”或“R₂”）；
（2）連接電路時開關應斷開；
（3）小明連好電路后，閉合開關S，發現燈泡不發光，電流表的示數為零，電壓表的示數為6V，產生故障的原因一定是③⑤兩個接線柱（選填接線柱編號）間的電路發生了開路 （“開路”或“短路”）．
（4）小亮連好電路后，閉合開關S，也發現燈泡不發光，但電流表、電壓表均有示數，產生這種現象的原因是滑動變阻器接入電路的電阻過大．
（5）小明排除故障后，調節滑動變阻器使電壓表的示數為3.8V時，燈正常發光，此時電流表的示數位置如圖丙所示，則燈泡的額定功率為0.988W．
（6）小明測量并記錄了多組不同電壓下燈的電流，發現通過燈絲的電流與燈兩端電壓并不是正比關系，其原因可能是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器；
（2）在連接電路時開關必須是斷開的；
（3）電流表不偏轉說明電路開路，電壓表有示數說明電壓表和電源兩極連接的部分沒有開路．；
（4）電表都有示數說明電路是通路，可從電路中電阻過大或電源過小上分析原因；
（5）當燈泡電壓達到額定電壓時燈泡正常發光，讀了此時電流表示數，根據P=UI計算額定功率；
（6）根據燈絲的電阻受溫度的影響來分析．．

解答 解：（1）由題燈泡正常發光電路中電流約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{15Ω}$=0.25A，
此時變阻器兩端電壓U_變=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，變阻器連入阻值R=$\frac{{U}_{變}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.25A}$=8.8Ω＞5Ω，故應選R₂“50Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（2）連接實物電路時，為了保護電路，開關必須斷開；
（3）電流表沒有示數說明電路故障為開路，而電壓表有示數，則故障為：小燈泡開路，所以可能是小電燈的燈絲斷了，也可能是小電燈的燈座接觸不良，一定時③⑤兩接線柱間發生開路；
（4）閉合開關，接通電路后，電流表、電壓表工作正常，示數均不為零，說明電路是通路，可能是滑動變阻器接入電路的電阻過大，電路中電流最小，燈泡不能發光，或者電源壓電太小了；
（5）實驗中移動滑片P，當電壓表示數為3.8V時，燈泡正常發光，由圖電流表使用0-0.6A量程，分度值為0.02A，示數為0.26A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.26A=0.988W；
（6）由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以燈泡的電阻變化較大，故通過燈絲的電流與燈兩端電壓并不是正比關系．
故答案為：（1）R₂；（2）斷開；（3）③⑤；開路；（4）滑動變阻器接入電路的電阻過大；（5）3.8；0.988；（6）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點評 此題是測定小燈泡功率的實驗，考查了電路故障的分析、功率計算及燈絲電阻與溫度的關系．這是電學最重要的實驗，需要熟練掌握其原理、器材、測量過程及注意事項．