Question

12．在測量小燈泡電功率的實驗中，小明同學選取了一個標有“3.8V”、額定功率約為1W的小燈泡和必要的實驗器材，如圖1甲所示．

（1）在圖1甲中用筆完成實物連線；
（2）檢查電路連線正確后閉合開關，立刻發現燈泡發出特別耀眼的光，且此時電流表和電壓表都有示數，出現該現象的原因可能是變阻器的滑片沒調到最大阻值處．
（3）移動變阻器的滑片，小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖1乙所示，此時的電流為0.32A，小燈泡的額定功率為1.216W．
（4）分析小明在表中記錄的實驗數據可知，小燈泡的發光亮度是由燈泡的實際功率決定的．燈絲的電阻隨兩端電壓的增加而增大（選填“增大”或“減小”）．

電壓/V	1.5	2.0	2.5	3.0	3.8	4.0
電流/A	0.2	0.22	0.25	0.28		0.34
電功率/W	0.3	0.44	0.625	0.84		1.36
燈泡發光情況	很暗→暗→正常發光→很亮

（5）關于此小燈泡的電功率P與U ²、P與I ²的圖象，圖2中描述正確的是D．
（6）如果想用這套實驗器材驗證歐姆定律只需要把小燈泡換成定值電阻即可（填入一個電路元件）

Answer 1

分析 （1）根據小燈泡的電流確定電流表的量程，滑動變阻器和電流表串聯；
（2）發現燈泡發出特別耀眼的光，且此時電流表和電壓表都有示數，說明此時電路中的電流較大，而電阻較小，據此回答；
（3）根據電流表小量程讀數，根據P_額=U_額I求燈的額定功率；
（4）分析比較表格中電功率的數據確定燈泡發光亮度的決定因素；
根據表中實驗數據應用歐姆定律、從溫度對電阻的影響分析答題；
（5）根據公式P=I²R分析P與I²的圖象，根據公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析P與U²的圖象；
（6）要驗證歐姆定律，應保持電阻阻值不變，但小燈泡的電阻隨燈泡兩端電壓的變化而變化，所以利用此實驗裝置不能用來驗證歐姆定律．

解答 解：（1）燈泡正常發光時的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{3.8V}$≈0.26A，所以電流表選用0～0.6A的量程即可，電流表和滑動變阻器串聯，如下圖：

（2）閉合開關，如果發現燈泡發出特別耀眼的光，且此時電流表和電壓表都有示數，說明此時電路中的電流較大，根據歐姆定律，電路中的電阻較小，出現該現象的原因可能是變阻器的滑片沒調到最大阻值處；
（3）電流表小量程的分度值為0.02A，示數為0.32A，則燈的額定功率P_額=U_額I=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）根據表中數據可知，燈泡的實際功率越大，燈泡越亮，因此小燈泡的發光亮度是由燈泡的實際功率決定的；
由表中實驗數據可知，隨燈絲兩端電壓增大，燈絲的實際功率變大，則燈絲的溫度升高，并且電壓與電流的比值增大，即燈絲電阻增大，由此可知，燈絲電阻隨燈絲溫度的升高而增大．
（5）由P=I²R=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，在P-U²圖象中，圖象上某點與原點連線的斜率為電阻倒數$\frac{1}{R}$，因隨溫度的升高R增大因而$\frac{1}{R}$應減小，故AB錯誤．
同理在P-I²圖象中圖象上某點與原點連線的斜率為電阻R，而電阻R又隨溫度的升高而增大，故D正確，C錯誤．
（6）要驗證歐姆定律，應保持電阻阻值不變，但小燈泡的電阻隨燈泡兩端電壓的變化而變化，所以如果想用這套實驗器材驗證歐姆定律只需要把小燈泡換成定值電阻即可．
故答案為：（1）如上圖；（2）變阻器的滑片沒調到最大阻值處；（3）0.32；1.216；（4）實際功率；增大；（5）D；（6）定值電阻．

點評 本題考查了查找電路連接、電路現象原因分析、電流表讀數、求燈泡額定功率、數據分析和圖象分析能力，注意學會從數學函數的角度分析物理圖象問題，并區分曲線上某點與原點連線的斜率和曲線的切線的斜率含義的不同．