Question

【題目】小明要測(cè)定標(biāo)有“3.8V”小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，選擇一些器材，兩節(jié)新干電池、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干，連接了如圖甲所示電路：

(1)小明發(fā)現(xiàn)同組的小虎所選的器材不能完成此實(shí)驗(yàn)，其原因是_______；

(2)小明還發(fā)現(xiàn)電路連接也有錯(cuò)誤，請(qǐng)你在接錯(cuò)的那根導(dǎo)線上打“×”，并另畫(huà)一根導(dǎo)線， 使電路連接正確；

（______）

(3)更改后小明還測(cè)量了小燈泡在不同電壓下的電流，并根據(jù)所測(cè)得數(shù)據(jù)繪制了小燈泡的I-U 圖像，如圖乙所示，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是_________W，由圖像可知電流與電壓并不成正比，原因是_______；

(4)如果在保證小燈泡兩端電壓不超過(guò)額定電壓的條件下，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器電阻改變R 滑時(shí)，燈泡電阻改變了RL，則R滑__________RL（選填“<”、 “=”、 “>”）；

(5)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明又設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，只用電壓表來(lái)測(cè)量額定電壓為 2.5V的小燈泡的額定功率。已知滑動(dòng)變阻器 R 的最大阻值為 15Ω，電源電壓恒定，其測(cè)量過(guò)程如下：

① 閉合開(kāi)關(guān) S、S2，斷開(kāi)S1，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最上端，電壓表示數(shù)為 4.5V；

②_________（填三個(gè)開(kāi)關(guān)閉合與斷開(kāi)情況），移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為________V，這時(shí)小燈泡正常發(fā)光；

③ 保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，閉合開(kāi)關(guān)S、S2，斷開(kāi)S1， 電壓表示數(shù)為 3V；

④小燈泡的額定功率 P 額=_________W。

Answer 1

【答案】電源電壓太低 0.76 燈絲的電阻隨溫度升高而增大 > 閉合 S、S1，斷開(kāi) S2 2 0.5

【解析】

(1)[1]兩節(jié)新干電池串聯(lián)的總電壓是 3V，而小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓是 3.8V，電源電壓太低。

(2)[2]原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中，變阻器與電流表串聯(lián)后再與燈并聯(lián)是錯(cuò)誤的，電路中的電流為0，故燈不發(fā)光，電壓表應(yīng)與燈并聯(lián)，變阻器與電流表和燈串聯(lián)，如圖所示：

(3)[3]由圖乙知，燈在3.8V額定電壓下對(duì)應(yīng)的電流為0.2A，則小燈泡的額定功率

P=UI=3.8V×0.2A=0.76W

小燈泡的額定功率為0.76W。

[4]根據(jù)圖象可知電流與電壓并不成正比，原因是燈絲的電阻不是定值，燈絲電阻隨溫度升高而變大。

(4)[5]滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，電路中的電流變大，燈泡的亮度變大，燈絲的電阻變大；由于總電壓不變，電路中的電流變大，可知電路中的總電阻變小，所以變阻器減小的阻值大于燈泡增大的阻值，即則R滑>RL。

(5)先測(cè)出電源電壓U；只用電壓表來(lái)測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，首先應(yīng)使燈正常發(fā)光，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，使燈與變阻器滑片以下電阻絲串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，當(dāng)電壓表示數(shù)為U-2.5V燈正常發(fā)光，在③中，根據(jù)分壓原理可求出滑片以下電阻絲的電阻大小，根據(jù)歐姆定律可求出燈正常發(fā)光時(shí)的電流，根據(jù)P=UI可求小燈泡的額定功率P額。具體步驟：

①閉合開(kāi)關(guān)S、S2，斷開(kāi)S1，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最上端，電壓表示數(shù)為4.5V；

②[6]閉合S、S1，斷開(kāi)S2，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2V，這時(shí)小燈泡正常發(fā)光；

③閉合開(kāi)關(guān)S、S2，斷開(kāi)S1，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，電壓表示數(shù)為3V。

在①中，電源電壓為U=4.5V，在②中，燈與滑片以下電阻絲R滑下的電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)其電壓，當(dāng)電壓表示數(shù)為2V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓

UL=UU滑下=4.5V2V=2.5V

燈正常發(fā)光；在③中，電路中只有變阻器，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，滑片以上電阻絲的電壓為

U3V=4.5V3V=1.5V

根據(jù)分壓原理，R滑上∶R滑下=1∶2，因變阻器的總電阻為15Ω，故R滑下=10Ω，由歐姆定律和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)變阻器的電流即燈的額定電流

IL== =0.2A

④[7]小燈泡的額定功率

P額=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W

小燈泡的額定功率為0.5W。