Question

3．同學們做完“測量小燈泡的電功率”的實驗后，老師提出了一個新問題：“大家都已經知道了決定導體電阻的三個因素，也知道溫度會影響導體電阻的大小．可是具體到一個小燈泡，溫度對其燈絲電阻有什么影響呢？請大家利用現有的實驗器材通過實驗來探究一下．”小華與同學們重新進行了實驗，實驗中小燈泡的額定電壓是2.5V．
（1）如圖甲所示，是小華連接的實物圖，請你用筆畫線代替導線幫他們完成電路的連接．要求滑動變阻器的滑片P向右滑動時，電流表的示數增大．

（2）閉合開關后，小華立即發現燈泡發出耀眼的光，檢查后發現電路連接正確，請你指出實驗操作中的不當之處閉合開關前，滑動變阻器的阻值沒有調到最大值．
（3）實驗中，當小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡正常發光時的電阻是8.3Ω．
（4）小華在實驗中并沒有使用溫度計，燈絲溫度的高低可以通過燈泡的亮度來判斷．
（5）下表是小華同學測得的實驗數據，
由此分析出溫度對燈絲電阻的影響．

I/A	0.2	O.22	0.24	0.27		0.32
U/A	0.5	1.0	1.5	2	2.5	3

小華又通過查找資料，發現大多數金屬的電阻隨溫度變化的規律與燈絲電阻的變化規律相同．他用一段具有這種性質的金屬絲代替小燈泡接入圖甲的電路中，并將滑動變阻器的滑片調到適當位置固定不動，設計了一個簡易的測溫裝置．若要滿足溫度升高時測溫裝置的示數變大，可以將圖甲中電壓表的表盤改裝成測溫裝置的刻度盤．
（6）接下來小華用一個發光二極管替換電路中的小燈泡，進一步研究發光二極管的電阻與溫度的關系．閉合開關后，無論怎樣調節滑動變阻器的滑片，發現此二極管都不發光，且電流表無示數，電壓表有示數．經檢查，整個電路連接及元件均完好，則出現這一現象的原因可能是發光二極管正、負極接反了．

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡的電功率時，電流表、燈泡、滑動變阻器以及開關串聯連接，電壓表測量燈泡兩端電壓；滑動變阻器滑片P向右端滑動時，電流表的示數變大，說明滑動變阻器的電阻變小，從而可確定變阻器的連接情況；
（2）連接實物電路時，為保護電路，注意兩點：一是開關要斷開；二是滑動變阻器的滑片要移到最大阻值處．
（3）根據圖乙讀出電流表的示數，由R=$\frac{U}{I}$計算出電阻值；
（4）燈絲的溫度越高，發出的光越強；
（5）串聯電路中，電阻變大，電阻兩端的電壓也會變大；
（6）電流表無示數，說明電路斷路，但二極管正負接線柱接反后，二極管相當于斷路；電壓表有示數，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連．

解答 解：（1）電壓表與燈泡并聯，電源由兩節干電池組成，所以電壓表可選擇0～3V的量程；
滑動變阻器與燈泡串聯，滑片向右滑動，電流表的示數變大，則變阻器的阻值變小，下面應接右邊的B接線柱，如圖所示：

（2）閉合開關后，燈泡立即發出明亮耀眼的光，說明電路中的電流太大了，這是由于滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處造成的．
（3）由電路知，電流表的量程為0～0.6A，由圖乙知，電流表的示數為0.3A，則燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）燈泡的亮暗是由燈絲的溫度決定的，所以燈絲的溫度可由燈泡的亮暗判斷；
（5）溫度升高時測溫裝置的示數變大，圖中和電阻對應變大的是電阻兩端的電壓，所以應將圖甲中電壓表的表盤改裝成測溫裝置的刻度盤；
（6）電流表無示數，說明電路斷路；電壓表有示數，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為二極管正負接線柱接反了．
故答案為：（1）見上圖；（2）閉合開關前，滑動變阻器的阻值沒有調到最大值；（3）8.3Ω；（4）燈泡的亮度；（5）電壓；（6）發光二極管正、負極接反了．

點評 本題考查測量小燈泡的功率的實驗，考查的知識點比較多，主要考查學生的綜合應用能力，有一定的難度．