Question

5．小明用一个电压表（0-3V，0-15V）、一个电流表（0-0.6A，0-3A）、一个开关、一个滑动变阻器（lOΩ 1A）、三个定值电阻（10Ω、20Ω、30Ω）、一个恒压电源，要测量小灯泡L（额定电压为3.8V，阻值约为5Ω）的额定功率．

（1）请你用笔画线代替导线，将电路图连接完整，如图甲所示．

实验次数	电压表/V	电流表/A	灯泡亮度
1	0.5	0.2	灯丝发红
2	2.0	0.5	发光较暗
3	3.8		正常发光

（2）闭合开关前，需要将滑动变阻器的滑片移至最右端．（填“左”或“右”）
（3）电路连接正确后，闭合开关，记录的部分实验数据和现象如表所示．当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为3.04W．
（4）分析表中实验数据可知：小灯泡电阻的变化情况是：灯丝的电阻随电压的增大而增大．
【拓展】
（5）小明还设计了探究“电流和电压、电阻的关系”实验，请你帮他将设计的电路图画在图丙的方框中．小明将原电路中的灯泡改接了定值电阻，连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器测出几组电压和电流值，根据表格中的数据，你能得出的结论是在电阻不变时，通过导体的电流与电压成正比．

实验次数	电压表/V	电流表/A
1	5.6	0.28
2	6.0	0.3
3	6.4	0.32

（6）为了探究电流和电阻的关系，小明依次换用了l0Ω、20Ω、30Ω三个定值电阻完成三次实验，为了控制定值电阻两端的电压一定，应滑动变阻器的滑片，使其连入电路的阻值不断增大（选填“增大”或“减小”）．

Answer 1

分析 （1）根据灯正常工作时的电流确定电流表的量程，与开关串联；
（2）闭合开关前，变阻器连入电路中的电阻最大；
（3）根据电流表大量程读数，根据P=UI求灯的额定功率；
（4）根据欧姆定律求出电阻大小比较得出结论；
（5）探究“电流和电压、电阻的关系”实验电路图与测小灯泡电功率的电路图类似，只要将灯换成定值电阻即可；
（6）根据分压原理，确定依次换用大的定值电阻的电压变化情况，再由分压原理确定滑片移动的方向．

解答 解：（1）额定电压为3.8V，阻值约为5Ω，灯正常工作时的电流I=$\frac{U}{R}=\frac{3.8V}{5Ω}$=0.76A＞0.6A，电流表选用大量程，与开关串联，如下图所示：

（2）为保护电路，闭合开关前，变阻器连入电路中的电阻最大，即需要将滑动变阻器的滑片移至最右端；
（3）电流表大量程分度值为0.1A，示数为0.8A，灯的额定功率P=UI=3.8V×0.8A=3.04W；
（4）由R′=$\frac{U′}{I′}$分别求出3次实验的电阻大小分别为2.5Ω、4Ω、4.75Ω，由此得出的结论是：灯丝的电阻随电压的增大而增大．
（5）探究“电流和电压、电阻的关系”实验电路图与测小灯泡电功率的电路图类似，只要将灯换成定值电阻即可，如下图所示；


（6）小明依次换用了l0Ω、20Ω、30Ω三个定值电阻完成三次实验，根据分压原理，定值电阻的电压逐渐增大，为了控制定值电阻两端的电压一定，应减小定值电阻的电压，增大变阻器的电压，由分压原理，应移动滑动变阻器的滑片，使其连入电路的阻值不断增大．
故答案为：（1）如上图一所示；
（2）右；
（3）3.04；
（4）灯丝的电阻随电压的增大而增大；
（5）如上图二所示；
（6）增大．

点评 本题涉及测电功率和探究“电流和电压、电阻的关系“两个实验，考查的知识多，综合性较强，要熟练掌握．
本题的最后一问也可用下面的方法求解：变阻器两端的电压U_变=R_变I=R_变×$\frac{U}{{R}_{变}+R}$=$\frac{U}{\frac{{R}_{变}+R}{{R}_{变}}}$=$\frac{U}{1+\frac{R}{{R}_{变}}}$，当定值电阻R增大时，为保持变阻器的电压U_变不变，变阻器连入电路中的电阻也应增大．