Question

5．在測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室所提供的器材有：電源（電壓恒為6V），額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω的小燈泡，電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干，滑動(dòng)變阻器規(guī)格有“10Ω、1A”“50Ω、1.5A”兩個(gè)．

（1）圖甲是小壯連接的部分實(shí)物圖，請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將實(shí)物圖連接完整．要求滑片向右滑燈變亮．
（2）檢查電路連接無(wú)誤后，將滑動(dòng)變阻器的滑片置于A端（選填“A或B”），閉合開(kāi)關(guān)后，小壯立即發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光過(guò)亮不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了完成實(shí)驗(yàn)，接下來(lái)他的操作是：斷開(kāi)開(kāi)關(guān)換接“50Ω、1.5A”滑動(dòng)變阻器重新實(shí)驗(yàn)．
（3）小壯改正錯(cuò)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記下各組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制如圖乙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象可知小燈泡的額定功率是0.5W；圖中曲線(xiàn)反映燈絲的電阻是變化的，說(shuō)明：燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
（4）實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的小燈泡先由暗變亮，然后發(fā)出耀眼的光后被燒壞．為了避免燈絲燒斷，請(qǐng)你提出在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)：緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，同時(shí)觀(guān)察電壓表的示數(shù)，使其不能超過(guò)小燈泡額定電壓值的1.2倍．
（5）另一個(gè)同學(xué)小力想測(cè)額定電壓為3.8V的小燈泡正常發(fā)光的電阻，可是發(fā)現(xiàn)電流表壞了，老師又給他一個(gè)已知電阻R，他設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，測(cè)出了小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，請(qǐng)幫他將步驟補(bǔ)充完整：
①斷開(kāi)S₁，閉合S₂，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V；
②斷開(kāi)S₂，閉合S₁，保持滑片的位置不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)為U；
③則小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻R1=$\frac{3.8VR}{{U}_{1}-3.8V}$．

Answer 1

分析 （1）電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)并且一上一下接線(xiàn)，連接電路；
（2）閉合開(kāi)關(guān)前，將滑片置于阻值最大處，根據(jù)連接確定移動(dòng)方向；閉合開(kāi)關(guān)后，小燈泡發(fā)光過(guò)亮，是由于所使用滑動(dòng)變阻器阻值太��；
（3）利用曲線(xiàn)圖和額定電壓，確定燈泡的電流，再利用P=UI求出電功率；分析曲線(xiàn)變化確定小燈泡的電阻變化；
（4）本實(shí)驗(yàn)中電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，燈泡的與實(shí)際功率、實(shí)際電壓的大小，為防止燈泡被燒壞，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以觀(guān)察電壓表的示數(shù)來(lái)進(jìn)行；
（5）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$確定電流表的示數(shù)，再利用并聯(lián)電路特點(diǎn)電壓相等，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出其電阻．

解答 解：（1）根據(jù)電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)并且一上一下接線(xiàn)，連接電路；如下圖：

（2）閉合開(kāi)關(guān)前，將滑片置于阻值最大處，根據(jù)連接確定滑片應(yīng)該置于A端；閉合開(kāi)關(guān)后，小燈泡發(fā)光過(guò)亮，是由于所使用滑動(dòng)變阻器阻值太��；
接下來(lái)應(yīng)該斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，換用“50Ω、1.5A”的滑動(dòng)變阻器重新做實(shí)驗(yàn)；
（3）根據(jù)圖象可知U=2.5V時(shí)，I=0.2A，則P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
圖中從原點(diǎn)到M點(diǎn)再到N點(diǎn)的曲線(xiàn)；可以看出小燈泡兩端電壓增大，電流也隨著增大，反映燈絲的電阻是變化的；
（4）為了避免燈絲燒斷，可以調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器保證電壓表的示數(shù)低于或等于額定電壓來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（5）如圖丙所示的電路，測(cè)出了小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．請(qǐng)幫他將步驟補(bǔ)充完整：
①斷開(kāi)S₁、閉合S₂，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 使電壓表示數(shù)為3.8V；
②斷開(kāi)S₂、閉合S₁，保持滑片的位置不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)為U；
③分析電路圖丙可知，電阻R與燈并聯(lián)，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電阻兩端的電壓等于小燈泡的額定電壓即U=3.8V，因此電阻中的電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{R}$，則小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻R_L=$\frac{3.8VR}{{U}_{1}-3.8V}$．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；
（2）A；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)換接“50Ω、1.5A”滑動(dòng)變阻器重新實(shí)驗(yàn)；
（3）0.5；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
（4）緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，同時(shí)觀(guān)察電壓表的示數(shù)，使其不能超過(guò)小燈泡額定電壓值的1.2倍；
（5）使電壓表示數(shù)為3.8V；保持滑片的位置不動(dòng)；$\frac{3.8VR}{{U}_{1}-3.8V}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路的注意事項(xiàng)、連接實(shí)物圖、曲線(xiàn)圖的分析、電路故障的判斷等，是中招常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)探究題類(lèi)型．