Question

17．小明想利用以下提供的器材测量两只小灯泡的电功率（小灯泡的额定电压分别为2.5V、3.8V，阻值均约为10Ω）．所提供的器材分别有：电流表、电压表、单刀双掷开关和电源（电压为6V且稳定不变）各一个，滑动变阻器（“10Ω 2A”、“50Ω 1A”）两个，导线若干条．单刀双掷开关的符号是，当刀扳到上边时，a、b两接线柱连通；刀扳到下边时，a、c两接线柱连通．
（1）请按下面的要求画出实验电路图．
（要求：①设计一个电路，只能通过开关改变电路的连接，完成两只小灯泡电功率的测量；②用一个滑动变阻器．）
（2）请你帮助小明在下面画出记录一只小灯泡实验数据的表格．
（3）小明按符合设计要求的电路图正确连接电路后，将单刀分别掷于b、c两点时，发现其中一个小灯泡发光过亮，不能进行实验．为了完成实验，他应：换接“50Ω1A”的滑动变阻器．
（4）小明改正错误后进行实验，依据实验记录的数据，画出了通过额定电压为2.5V
小灯泡的电流随其两端电压变化关系曲线，如图所示．则这只小灯泡的额定功率是0.625W．
（5）由图可知，通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，其原因是：灯丝电阻随温度升高而增大．
（6）在测额定电压为3.8V小灯泡功率的实验时，假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，仍利用现有的器材完成实验，你认为如何操作用电压表测滑动变阻器两端的电压，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.2V，读出此时电流表读数I．

Answer 1

分析 （1）设计电路图时，注意用电压表与两个灯炮并联，电流表串联在电路中，用滑动变阻器控制整个电路，使所提供开关的b、c点与两个灯泡连接；
（2）表格的设计要能记录电压、电流、电功率以及亮度，同时要注意测量至少三次以上；
（3）灯泡的额定功率就是在额定电压下的功率，因此可从图中读出数据，利用公式进行计算；
（4）根据图象读出灯泡两端电压为额定电压时对应的电流值，然后根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（5）灯泡灯丝的阻值会随温度的变化而变化，因此是不可能完全成正比的．
（6）当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为3.8V，则滑动变阻器两端的电压为6V-3.8V=2.2V，若电压表的大量程损坏，可将电压表与滑动变阻器并联．

解答 解：（1）两灯泡电流表串联、电压表与两灯泡并联，开关的分别与两灯泡连接，如图所示：

（2）表格内容包括灯泡两端电压、通过灯泡电流、灯泡功率以及灯泡亮度；如下表所示：

实验次数	灯泡两端电压U/V	通过灯泡电流I/A	灯泡功率P/W	灯泡亮度
1
2
3

（3）灯泡过亮说明电路中的电流过大，电阻过小，因此换接“50Ω 1A”的滑动变阻器；
（4）根据图象可知，当灯泡两端电压为2.5V时，对应的电流约为0.25A，因此灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）根据图中的曲线可初步判断，灯丝的电阻不是固定的，它随着温度的升高而增大．
（6）当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为3.4V，则滑动变阻器两端的电压为6V-3.8V=2.2V，此时可将电压表与滑动变阻器并联，当电压表示数为2.2V时，灯泡正常发光．
故答案为：（3）换接“50Ω 1A”的滑动变阻器；（4）0.625W；（5）灯丝电阻随温度升高而增大；（6）用电压表测滑动变阻器两端的电压，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.2V，读出此时电流表读数I．

点评 本题考查了电路图的设计、表格的设计、滑动变阻器的正确使用、额定功率的计算以及灯丝电阻与温度的关系等内容；能从图象中得到电压、电流、电阻的变化是解决本题的关键．