Question

8．如圖1，這是九（2）班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)裝置．被測(cè)小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓恒定為6V）、電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（0～3V、0～15V）、開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（20Ω  0.3A）．

（1）用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖連接完整；
（2）你覺得滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂（R₁/R₂/R₃）；
（3）某小組的實(shí)驗(yàn)記錄分析表如下．老師認(rèn)為該小組數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認(rèn)為正確的測(cè)量結(jié)果P_額=1.52W；

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額=$\frac{1.08+1.52+1.89}{3}$=1.50
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

（4）在某次調(diào)節(jié)中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小了△R₁，小燈泡的阻值變化了△R₂，則△R₁＞△R₂（＞/＜/=），你的理由是：當(dāng)變阻器連入電路中的電阻變小時(shí)，電路中電流變大，由歐姆定律，電路的總電阻變小，而燈泡的電阻變大，故變阻器減小的電阻要比燈泡增大的電阻要大．
（5）若不慎將電壓表所選的量程損壞，怎樣利用另一個(gè)量程測(cè)出小燈泡的額定功率呢？你的建議是使用電壓表小量程將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為2.2V；
（6）小紅更換電源，對(duì)額定電壓為“2.5V”的小燈泡也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表所示．?dāng)嚅_開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電表如圖2所示．假如不再重新實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你利用小紅已獲取的信息，計(jì)算出該小燈泡的額定功率是0.75W．

U/V	2	2.5	3
I/A	0.22	0.26	0.30

（7）本實(shí)驗(yàn)電路除了能測(cè)出小燈泡的功率，小明認(rèn)為還能測(cè)出小燈泡燈絲的阻值，小華認(rèn)為還能探究“電流與電壓”的關(guān)系，你認(rèn)為小華同學(xué)的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，理由是：燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，無法控制燈絲的電阻為定值．

Answer 1

分析 （1）變阻器按一上一下接入電路中與燈串聯(lián)，根據(jù)小燈泡的額定電壓確定電壓表量程；
（2）由歐姆定律，燈正常發(fā)光時(shí)求通過燈的電流，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓，再由歐姆定律求變阻器連入電路中電阻大小確定選用變阻器；
（3）燈在額定電壓下的功率為額定功率，不同電壓下燈的功率不同，將不同電壓下的功率取平均值沒有意義；
（4）通過對(duì)滑動(dòng)變阻器電阻、燈泡電阻、總電阻變化情況分析的出結(jié)論；
（5）結(jié)合（2），將電壓表小量程并聯(lián)在變阻器兩端；
（6）電流表指針沒有指在零刻度線上，由此分析實(shí)驗(yàn)的電流大小，根據(jù)公式P=UI計(jì)算額定功率；

解答 解：（1）變阻器按一上一下接入電路中與燈串聯(lián)，被測(cè)小燈泡的額定電壓為3.8V，故電壓表選用大量程與燈并聯(lián)，如下所示：

（2）由歐姆定律，燈正常發(fā)光時(shí)，通過燈的電流約為：I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A＜0.5A；
由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U_滑=6V-3.8V=2.2V，故變阻器連入電路中電阻大�。�
R_滑=$\frac{{I}_{滑}}{{I}_{L}}=\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.79Ω＞5Ω，故選用變阻器選用R₂（10Ω 0.5A）；
（3）燈在額定電壓下的功率為額定功率，不同電壓下燈的功率不同，將不同電壓下的功率取平均值沒有意義，是錯(cuò)誤的；由表中數(shù)據(jù)知，燈的額定功率為1.52W；
（4）當(dāng)變阻器連入電路中的電阻變小時(shí)，電路中電流變大，由歐姆定律，電路的總電阻變小，而燈泡的電阻變大，故變阻器減小的電阻要比燈泡增大的電阻要大．
（5）若損壞了電壓表大量程，由（2）知，當(dāng)變阻器分得的電壓U_滑=2.2V時(shí)，燈正常發(fā)光，故使用電壓表小量程將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為2.2V即可；
（6）斷開開關(guān)時(shí)，圖2中電壓表無示數(shù)，但電流表的指針卻指在零刻度左側(cè)的位置，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電流表在使用前沒有調(diào)零，電流表（分度值為0.02A）指針指在0.04A處，由表中數(shù)據(jù)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.26A時(shí)，其實(shí)際電流為0.26A+0.04A=0.3A；燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（7）根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$，小明認(rèn)為還能測(cè)出小燈泡燈絲的阻值，是正確的；探究“電流與電壓”的關(guān)系，要控制電阻的大小不變，而燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，無法控制燈絲的電阻為定值，故小華同學(xué)的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的．
故答案為：（1）如上所示；
（2）R₂；
（3）1.52；
（4）＞；當(dāng)變阻器連入電路中的電阻變小時(shí)，電路中電流變大，由歐姆定律，電路的總電阻變小，而燈泡的電阻變大，故變阻器減小的電阻要比燈泡增大的電阻要大．
（5）使用電壓表小量程將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為2.2V；
（6）小華；燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，無法控制燈絲的電阻為定值．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)定小燈泡額定功率，考查電路連接、器材的選擇、影響電阻大小的因素、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，同時(shí)也考查了探究“電流與電壓”的關(guān)系實(shí)驗(yàn)和控制變量法的運(yùn)用．