Question

同学们到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同学们设计的电路如图所示：
（1）电压表应选用______挡，滑动变阻器应选用______（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（2）实验电路接好后，合上开关时，部分同学发现电路出现故障，主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因：

故 障 现 象	检    测	故 障 原 因
灯泡较暗、两表的示数均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变
灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的示数不变

（3）下表为某小组的实验记录分析表：

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	功率/W	额定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P额==1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

表格设计错误的地方是______，你认为正确测量结果P_额=______W．
（4）不改变上面连好的电路，用它还可以完成的实验是：______
（5）根据上表中的数据发现当电压表的示数增大时，电压表与电流表示数的比值将______，原因是______．

Answer

（1）在测功率的实验中，滑动变阻器有两个作用：一是保护电路．二是改变灯泡两端的电压，使灯泡两端电压为额定电压；由灯泡的额定电压确定电压表的量程．灯泡与滑动变阻器串联在约为6V的电源上，灯泡正常工作时，求得滑动变阻器电压，求得灯泡正常工作时的电流，即滑动变阻器电流，根据R=计算需要的滑动变阻器的最小电阻，滑动变阻器最大电阻稍大于电路中需要的电阻．
（2）当把滑动变阻器的两个下接线柱接入了电路时，滑片移动时，灯的亮度不变，且较暗，灯的电压较小，电流也较小；当灯丝断了时，把灯从灯座上取下来，电压表的示数是不变的，电流表也不会有示数的，是发生了断路的．
（3）测量小灯泡电功率实验的目的是灯泡在不同电压下的实际功率，设计表格中求电功率的平均值是无意义的；额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等．
（4）知道电压和电流，还能根据R=计算电阻；电阻一定，移动滑片，改变定值电阻两端的电压和通过的电流，在电阻一定时，探究电流与电压的关系．
（5）电压越大，灯的实际功率越大，灯丝电阻温度越高，电阻越大，据此分析原因．
【解析】
（1）再测灯泡额定功率时，滑动变阻器的主要作用是移动滑动变阻器的滑片，使灯泡在额定电压下工作；
灯泡的额定电压为3.8V，电压表选择0～15V量程；
灯泡正常工作时，电路电流约为，I===0.38A，
滑动变阻器两端电压为：U′=U-UL=6V-3.8V=2.2V，
所以滑动变阻器电阻为：R′==≈5.8Ω；
“5Ω  0.5A”滑动变阻器的电阻太小，不能满足实验需要，所以选择“10Ω  0.5A”的滑动变阻器．
（2）障的可能原因如下表所示：

故 障 现 象 检    测 故 障 原 因
灯泡较暗、两表的示数均较小 移动滑动变阻器滑片，现象不变 滑动变阻器连成了定值电阻
灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数 取下灯泡，两表的示数不变 灯泡开路

（3）因不同电压下小灯泡的实际电功率是不一样的，所以表格中求电功率的平均值是没有意义的；
根据表格可知灯泡的额定功率为1.52W．
（4）知道定值电阻的电压和电流，根据R=UI可以测电阻；根据P=UI可以测功率；移动滑动变阻器滑片，可以改变定值电阻两端的电压和通过的电流，可以探究在电阻一定时电流跟电压的关系．
（5）灯泡电压越大，灯的实际功率越大，灯丝电阻温度越高，电阻越大，这表明灯丝的电阻随温度发生变化．
故答案为：（1）0～15V；R2；（2）如上表格所示（3）求平均值一栏；1.52；（4）测灯泡的电阻；（5）增大；灯丝的电阻随温度的升高而增大．