Question

5．在“探究小灯泡的电功率”实验中，小灯泡标有“2.5V”的字样．

（1）请将图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时，电路中电流变小（导线不允许交叉）．
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表、电流表都有示数，造成这种现象的原因可能是滑动变阻器接入阻值太大，电路中电流太小．
（3）改变滑动变阻器滑片的位置，测得几组对应的电压与电流值，作出了图乙所示的U-I图象，从图象可知小灯泡的额定功率是0.625W，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大；从图象还可以发现通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比，造成这种现象的原因是小灯泡的电阻随温度的升高而增大．
（4）实验结束后，老师给同学们一个10Ω的定值电阻R₀和两只电流表，让他们测出标有“3.8V“字样的小灯泡正常发光时的电阻，电路图如丙所示，请你将实验过程补充完整；闭合开关，调节变阻器的滑片，使电流表A₁的示数为0.38A，此时小灯泡正常发光，电流表A₂的示数如图丁所示，则小灯泡正常发光时的电阻是11.9Ω（保留一位小数）．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表量程，电压表与灯并联，根据要求将滑动变阻器串联在电路中；
（2）闭合开关小灯泡不亮，可能为灯断路或短路或通过灯的电流太小，电压表、电流表都有示数则排除了灯断路或短路的情况，只可能为电路中电流太小，据此作答；
（3）灯在额定电压下的功率为额定功率，根据P_额=U_额I_额求出额定功率；分析曲线根据U=IR图得出结论，灯丝的电阻随温度升高而增大；
（4）搞清电路图丙的连接方式，灯在不同电压下的电阻不同，为测出灯正常发光时的电阻必须使灯正常发光，在没有电压表的情况下，电流表A₁和定值电阻应起到电压表的测量作用，通过移动变阻器的滑片，当灯正常发光时，根据图丁读出电流表A₂示数即干路上的总电流I₂，由并联电路电流的特点求出灯此时的电流大小，由欧姆定律求出灯正常发光时电阻大小．

解答 解：（1）灯的额定电压为2.5V，所以电压表选用小量程，将电压表并联在灯的两端；根据实验要求，滑片右移时，电阻应变大，电流变小，所以滑片左电阻丝连入电路 中，连接电路如下图所示：

（2）闭合开关小灯泡不亮，电压表、电流表都有示数，原因可能是滑动变阻器接入阻值太大，电路中电流太小所致；
（3）由乙图可知，当电压为额定电压2.5V时，对应的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率是
P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W；由图乙可知，通过灯的电流随电压的增大而增大，根据P=UI知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大；从图象还可以发现通过小灯泡的电流I随其两端电压U变化图象不是直线，因U=IR，所以灯的电阻R不是定值，造成这种现象的原因是灯丝的电阻随温度升高而增大；
（4）分析电路图丙可知，电阻R₀与灯并联后再与变阻器串联，通过移动变阻器的滑片，当电流表A₁示数为0.38A时，定值电阻R₀的电压一定为3.8V，由并联电路电压的特点，灯的电压为3.8V，则灯正常发光；根据图丁知，电流表大量程分度值为0.1A，示数为0.7A，根据并联电路电流规律，通过灯的电流为I=0.7A-0.38A=0.32A，则小灯泡的电阻为R′=$\frac{{U}_{额}}{I}=\frac{3.8V}{0.32A}$≈11.9Ω．
故答案为：（1）电路图如上图；
（2）滑动变阻器接入阻值太大，电路中电流太小；
（3）0.625；增大；灯丝的电阻随温度升高而增大；
（4）0.38；11.9．

点评 本题 探究小灯泡的电功率，考查电路 的连接、实验的注意事项、额定功率的计算、影响电阻的因素、在没有电压表情况下设计实验方案的能力，有一定难度．