Question

10．小刚做“测定小灯泡的电功率”的实验，所用电源电压为6V不变，小灯泡上标有“3.8V”字样，滑动变阻器标有“10Ω、1A”字样．

（1）如图1为小刚同学设计的实验电路，其中有一根导线尚未连接，请用笔画线代替导线，补上后要求：滑片P向右移动时灯变亮．
（2）小刚正确地连接好电路，并按正确的顺序操作，闭合开关后发现小灯泡不亮，小刚提出了三种猜想：
A．可能灯丝断了．  B．可能是变阻器开路．  C．可能是小灯泡短路．
并设计了如表做进一步的故障分析，请你帮助小刚完成如表的填写．

猜 想	电流表示数/A	电压表示数/V
如果A成立	0	6
如果C成立	0.6	0

（3）排除故障后，小刚重新进行实验，当滑动变阻器的滑片P移到中点时（即接入电路的电阻为5Ω），电压表示数为3.8V，则小灯的额定功率为1.672W．
（4）小刚通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图2所示的U-I图象．做好图象后，他们发现这个图象并不是一条直线，于是他们用实验记录计算出小灯泡在不同电压下的灯丝电阻，发现灯丝的电阻值随电压升高而增大．同学们想：导体的电阻不是与电压、电流无关吗？怎么会有这样的结论呢？请你给他们作出合理的解释：灯丝的电阻受温度的影响（或温度升高灯丝的电阻增大）．

Answer 1

分析 （1）灯泡必须与滑动变阻器串联，滑动变阻器要“一上一下”接入电路；题中要求“滑片P向右移动时灯变亮”，电流应变大，说明滑动变阻器接入电路的电阻减小，所以灯泡接在变阻器的右下接线柱上；
（2）电路故障有两类：短路和断路；用电器短路时，短路部分无电压，电流大；电路断路时，断路部分无电流，若电压表串联在电路中，电压表测电源电压，导致电压表示数增大；
（3）灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点求出灯泡正常工作时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI求出小灯的额定功率；
（4）电阻是导体本身的一种性质，与导体两端电压和通过的电流无关；但灯丝电阻随温度的变化而变化．

解答 解：（1）灯泡必须与滑动变阻器串联，滑动变阻器要“一上一下”接入电路；题中要求“滑片P向右移动时灯变亮”，电流应变大，说明滑动变阻器接入电路的电阻减小，所以灯泡的右端接线柱应接在变阻器的右下接线柱上；如图所示：

（2）如果灯丝断了，则电路中无电流，电流表的示数为零，此时电压表串联在电路中，电压表测电源电压，电压表示数为6V；
若变阻器开路，则整个电路开路，电路中无电流，电流表的示数为零，电压表的示数也为零；
若小灯泡短路，电路仍然为通路，电路中有电流，电流表的示数：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A；小灯泡短路时，电压表也被短路了，所以电压表示数为零；
（3）根据题意可知，当电压表示数为3.8V时，滑动变阻器的滑片P移到中点时，R=5Ω；
滑动变阻器两端的电压：U_R=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
电路中的电流：I=I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.2V}{5Ω}$=0.44A，
则小灯的额定功率：P_额=U_LI=3.8V×0.44A=1.672W．
（4）导体的电阻与两端电压和通过的电流无关，但灯丝电阻随温度的变化而变化；电压升高时，灯泡变亮，灯丝温度升高，灯丝的电阻增大，故合理的解释为：灯丝的电阻受温度的影响（或温度升高灯丝的电阻增大）．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）

猜想	电流表示数I/A	电压表示数U/V
如果A成立	0	6
如果C成立	0.6	0

（3）1.672；
（4）灯丝的电阻受温度的影响（或温度升高灯丝的电阻增大）．

点评 本题主要考查了连接实物图、电路故障的分析、求灯泡的额定功率等，这些知识点是伏安法测电功率中常见的内容，需要掌握．