Question

10．小剛做“測定小燈泡的電功率”的實驗，所用電源電壓為6V不變，小燈泡上標有“3.8V”字樣，滑動變阻器標有“10Ω、1A”字樣．

（1）如圖1為小剛同學設計的實驗電路，其中有一根導線尚未連接，請用筆畫線代替導線，補上后要求：滑片P向右移動時燈變亮．
（2）小剛正確地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關后發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，小剛提出了三種猜想：
A．可能燈絲斷了．  B．可能是變阻器開路．  C．可能是小燈泡短路．
并設計了如表做進一步的故障分析，請你幫助小剛完成如表的填寫．

猜 想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立	0	6
如果C成立	0.6	0

（3）排除故障后，小剛重新進行實驗，當滑動變阻器的滑片P移到中點時（即接入電路的電阻為5Ω），電壓表示數(shù)為3.8V，則小燈的額定功率為1.672W．
（4）小剛通過移動滑片P，分別記下了多組對應的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制成了如圖2所示的U-I圖象．做好圖象后，他們發(fā)現(xiàn)這個圖象并不是一條直線，于是他們用實驗記錄計算出小燈泡在不同電壓下的燈絲電阻，發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻值隨電壓升高而增大．同學們想：導體的電阻不是與電壓、電流無關嗎？怎么會有這樣的結論呢？請你給他們作出合理的解釋：燈絲的電阻受溫度的影響（或溫度升高燈絲的電阻增大）．

Answer 1

分析 （1）燈泡必須與滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器要“一上一下”接入電路；題中要求“滑片P向右移動時燈變亮”，電流應變大，說明滑動變阻器接入電路的電阻減小，所以燈泡接在變阻器的右下接線柱上；
（2）電路故障有兩類：短路和斷路；用電器短路時，短路部分無電壓，電流大；電路斷路時，斷路部分無電流，若電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓，導致電壓表示數(shù)增大；
（3）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點求出燈泡正常工作時滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出小燈的額定功率；
（4）電阻是導體本身的一種性質，與導體兩端電壓和通過的電流無關；但燈絲電阻隨溫度的變化而變化．

解答 解：（1）燈泡必須與滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器要“一上一下”接入電路；題中要求“滑片P向右移動時燈變亮”，電流應變大，說明滑動變阻器接入電路的電阻減小，所以燈泡的右端接線柱應接在變阻器的右下接線柱上；如圖所示：

（2）如果燈絲斷了，則電路中無電流，電流表的示數(shù)為零，此時電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓，電壓表示數(shù)為6V；
若變阻器開路，則整個電路開路，電路中無電流，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)也為零；
若小燈泡短路，電路仍然為通路，電路中有電流，電流表的示數(shù)：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A；小燈泡短路時，電壓表也被短路了，所以電壓表示數(shù)為零；
（3）根據(jù)題意可知，當電壓表示數(shù)為3.8V時，滑動變阻器的滑片P移到中點時，R=5Ω；
滑動變阻器兩端的電壓：U_R=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
電路中的電流：I=I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.2V}{5Ω}$=0.44A，
則小燈的額定功率：P_額=U_LI=3.8V×0.44A=1.672W．
（4）導體的電阻與兩端電壓和通過的電流無關，但燈絲電阻隨溫度的變化而變化；電壓升高時，燈泡變亮，燈絲溫度升高，燈絲的電阻增大，故合理的解釋為：燈絲的電阻受溫度的影響（或溫度升高燈絲的電阻增大）．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）

猜想	電流表示數(shù)I/A	電壓表示數(shù)U/V
如果A成立	0	6
如果C成立	0.6	0

（3）1.672；
（4）燈絲的電阻受溫度的影響（或溫度升高燈絲的電阻增大）．

點評 本題主要考查了連接實物圖、電路故障的分析、求燈泡的額定功率等，這些知識點是伏安法測電功率中常見的內容，需要掌握．