Question

小明要测定标有“3.8V”小灯泡正常发光时的电阻，选择一些器材，两节新干电池、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干，连接了如图甲所示电路。

（1）同组的小芳发现小明所选的器材不能完成此实验，其原因是_________。并且电路连接也有错误，如果此时闭合开关，小灯泡__________（选填“发光”或“不发光”）；请你在接错的那根导线上打“×”，并另画一根导线，使电路连接正确________。

（2）更改后小明还测量了小灯泡在不同电压下的电流，并根据所测得数据绘制了小灯泡的I-U图像，如图乙所示，可计算出小灯泡的额定功率是_________W，由图像可知电流与电压并不成正比，原因是灯丝的电阻随温度升高而_______________。

（3）由图可知，当灯泡电流是额定电流一半时，灯泡对应的功率为P₁，当灯泡电压为额定电压一半时，灯泡对应功率为P₂，则P₁__________P₂。（选填“<”“=”“>”）

（4）如果小灯泡两端电压在不超过额定电压下，滑动变阻器向左移动，滑动变阻器电阻改变了△R_滑，灯泡电阻改变了△R_L，则△R_滑__________△R_L（选填“<”“=”“>”）。

（5）上述实验结束后，小明又设计了如图丙所示的电路，只用电压表来测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R的最大阻值为15Ω，电源电压恒定，其测量过程如下：

① 闭合开关S、S₂，断开S₁，将滑动变阻器的滑片移到最上端，电压表示数为4.5V。

② ___________（填三个开关闭合与断开情况），移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2V，这时小灯泡正常发光。

③ 闭合开关S、S₂，断开S₁，保持滑动变阻器滑片的位置不变，电压表示数为3V。

④ 小灯泡的额定功率P_额=___________W。

Answer

两节新干电池的电压是3V，而小灯泡正常发光时的电压是3.8V，电源电压不够大 不发光 0.76 增大 < > 闭合S、S1，断开S2 0.5

【解析】

(1)[1]因为两节新干电池的电压是3V，而小灯泡正常发光时的电压是3.8V，电源电压不够大，所以所选的器材不能完成此实验；

[2]由于电压表不是并联接在电路中的，是串联接在电路，所以电路中是没有电流的，小灯泡不发光；

[3]从图中可以看到，把灯泡左端与滑动变阻器左下端连接的导线去掉，改接为灯泡左端与电压表负接线柱的连接即可，这样电流会流过灯泡，电压表是并联在灯泡两端的；如下图所示；

(2)[4]从图乙可以看到，当电压是3.8V时，电流是0.2A，可计算出小灯泡的额定功率是

[5]从图中可以看到，，随着电流的增大，这条图线的斜率在变大，即在变大，可知灯丝的电阻随温度升高而变大；

(3)[6]在图乙上截图可知，当灯泡的电流是额定电流的一半时，对应的点是B，灯泡对应的电压是；当灯泡的电压是额定电压的一半时，对应的点是C，灯泡对应的电流是，可知道，，根据可知，C点对应的电功率大于B点对应的电功率，即；

(4)[7]滑动变阻器向左移动，则滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路中的电流变大，灯泡亮度变大，那么灯丝的电阻也变大，由于总电压不变，电源电压恒定，而电路中的电流变大，电路中的总电阻是变小的，则变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值，即；

(5)[8][9]应该闭合S、S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2V，这时小灯泡正常发光，小灯泡两端的电压是2.5V；闭合开关S、S2，断开S1，保持滑动变阻器滑片的位置不变，这时只有变阻器接入电路，设电压表测量的电阻阻值大小是，另一部分电阻是，由于电源电压是4.5V，那么两端的电压是1.5V，根据欧姆定律可知

并且，由这两式可解得；从第二步可知

解得，小灯泡的额定功率是

。