Question

4．在“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗中，已知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為3.8V：
（1）連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開．
（2）圖甲是小華所接的實(shí)驗電路，其中有一根導(dǎo)線連接錯誤，請你在錯誤的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法．

（3）糾正錯誤后閉合開關(guān)，燈泡不亮．小組同學(xué)提出下列原因，其中不合理的是D
A．滑動變阻器接入電路電阻太大B．導(dǎo)線接觸不良
C．燈泡燈絲斷了D．電源正、負(fù)極接反了
（4）故障排除后，小華進(jìn)行了實(shí)驗，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，畫出了小燈泡電流、電壓變化的圖象，如圖乙所示，由圖象可知小燈泡的額定功率為1.52W，此時小燈泡的電阻為9.5Ω．
（5）細(xì)心的同學(xué)觀察圖象發(fā)現(xiàn)這不是一條直線圖象，從而得出燈泡中的電流與其兩端的電壓并不成正比．請你分析導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．
（6）小華為了得到比較準(zhǔn)確的小燈泡額定功率，她用同一套器材做了三次實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)每次測量結(jié)果都有一定的差異：
①她測得的功率有差異的主要原因是電壓表分度值較大，讀數(shù)時誤差大．
②小華和小組成員討論發(fā)現(xiàn)，在原實(shí)驗基礎(chǔ)上稍作調(diào)整就能避免上述問題，他們?nèi)绾尾僮鞯�？將電壓表并�?lián)在滑動變阻器兩端，使電壓表示數(shù)為2.2V．

Answer 1

分析 （1）連接電路時，開關(guān)必須斷開；
（2）實(shí)物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法上考慮：從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱三個方面分析，從滑動變阻器的接線柱選擇和滑片位置分析．
（3）燈泡不亮，說明電路中電流太小，或者出現(xiàn)了斷路；
（4）從圖象上查出額定電壓下的電流的值，由P=UI計算電功率，由歐姆定律的變形公式求出電阻；
（5）一般情況下，金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大；
（6）由于在進(jìn)行電壓表的讀數(shù)時，電壓表分度值較大，讀數(shù)時誤差大，所以雖然用同一套器材做了三次實(shí)驗，結(jié)果也會有差別．

解答 解：（1）為了保護(hù)電路，連接電路時，開關(guān)必須斷開；
（2）電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動變阻器的兩端，測燈泡和滑動變阻器的總電壓，所以電壓表的“15”接線柱和滑動變阻器右下端接線柱連接錯誤，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的“15”接線柱和燈泡右端接線柱連接，如下圖所示：

（3）閉合開關(guān)后，燈泡不亮，說明電路中電流太小，或者出現(xiàn)了斷路，與電流的方向無關(guān)．故選D．
（4）當(dāng)電壓為額定電壓3.8V時，對應(yīng)的電流值為0.4A，則小燈泡的額定功率為P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
此時小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
（5）當(dāng)小燈泡的電壓升高時，實(shí)際功率也增大，溫度升高，小燈泡的燈絲的電阻會變大，故燈泡中的電流與其兩端的電壓并不成正比．
（6）①由于在進(jìn)行電壓表的讀數(shù)時，電壓表分度值較大，讀數(shù)時誤差大，所以雖然用同一套器材做了三次實(shí)驗，結(jié)果也會有差別．
②將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，使電壓表示數(shù)為2.2V，此時燈泡兩端的電壓為3.8V，電壓表改接0～3V量程，分度值為0.1V，分度值越小，誤差越小
故答案為：（1）斷開；（2）如上圖；（3）D；（4）1.52；9.5；（5）燈絲的電阻隨溫度的變化而變化；（6）①電壓表分度值較大，讀數(shù)時誤差大；②將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，使電壓表示數(shù)為2.2V．

點(diǎn)評 本題考查了伏安法測電功率的實(shí)驗．這類實(shí)驗操作類的題，學(xué)生一定要平時多做實(shí)驗，在實(shí)驗過程中提高動手能力，這樣對于電路故障就容易找原因及發(fā)現(xiàn)解決故障的方法．