Question

10．按如圖的電路圖做“測量小電燈的功率”的實驗．所用器材有：標有“3.8V”字樣的待測小電燈、電壓恒為6V 的電源、標有“20Ω 1A、電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、電壓表（量程為0～3V、0～15V）、開關及導線若干．
（1）某學生在實驗時，把電流表與電壓表的位置交換連接了，閉合開關后會造成D．（填選項前的字母）
A．電流表燒壞      B．電壓表燒壞        
C．小電燈燒壞      D．小電燈不亮
（2）另一學生按圖連接電路后，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)．經(jīng)檢查，導線連接完好，則電路故障是：小電燈斷路．排除該故障換用新元件后，閉合開關時，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，該學生在操作過程中的不當之處是：閉合開關前滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處．
（3）小明同學按電路圖正確連接電路后，閉合開關，從大到小調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，并將正確操作下的電壓表和電流表的示數(shù)填入表．

電壓表的示數(shù) U/V	電流表的示數(shù) I/A	小電燈的功率 P/W
2.0	0.20
2.5	0.22
3.0	0.25
3.8	0.30
4.5	0.32

①通過如表數(shù)據(jù)，可算得小電燈的額定功率為1.14W，還可得出關于燈絲電阻的結論是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
②當小電燈正常工作時，連入電路的滑動變阻器的阻值為7.33Ω．
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V 電源的兩端，兩個燈泡消耗的總功率為1.5W．
（4）在實驗室運用該電路還可以做的別的實驗有探究電流與導體兩端電壓的關系、測量燈泡的電阻．

Answer 1

分析 （1）電壓表的電阻很大，故把電流表與電壓表的位置交換連接后，電路中的電流很��；
（2）根據(jù)電路圖可知，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，電路為燈泡的基本電路，根據(jù)燈泡的是否發(fā)光和電壓表的示數(shù)確定電路故障；
開關閉合后，燈閃亮一下后立即熄滅，說明電路電流太大，電路電阻太小造成的，原因可能是閉合開關前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處；
（3）①根據(jù)P=UI分別求出燈泡在不同電壓下的功率；
當燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡的實際功率等于燈泡的額定功率；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
②燈泡正常發(fā)光時，與燈泡串聯(lián)的滑動變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V，則根據(jù)歐姆定律即可求出滑動變阻器連入電路的阻值；
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，則每個燈泡兩端的電壓為3V，由表格數(shù)據(jù)找出燈泡兩端的電壓為3V時的電流，即可根據(jù)P=UI求出總功率．
（4）電壓表測出燈泡的電壓，電流表測出流過燈泡的電流，探究電流與導體兩端的電壓關系，由歐姆定律可求出燈泡的電阻，因此本實驗還可以測燈泡的電阻．

解答 解：（1）把電流表與電壓表的位置交換連接后，電壓表串聯(lián)在電路中，電路中電阻較大，電流較小，故燈泡不亮，選D；
（2）閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，電路為燈泡的基本電路，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，說明電路故障為斷路，并且電壓表與電源兩極相連，故小電燈斷路；
開關時，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，該學生在操作過程中的不當之處是：閉合開關前滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處；
 （3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可：P₁=U₁I₁=2V×0.2A=0.4W，
P₂=U₂I₂=2.5V×0.22A=0.55W，
P₃=U₃I₃=3V×0.25A=0.75W，
P₄=U₄I₄=3.8V×0.3A=1.14W，
P₅=U₅I₅=4.5V×0.32A=1.44W；
當燈泡兩端電壓為3.8V時，燈泡的實際功率等于額定功率，即1.14W；
由表中數(shù)據(jù)及R=$\frac{U}{I}$可知，隨小電燈電壓的增大，小電燈電阻變大，這是因為：隨電壓增大、電流隨之增大，小電燈的實際功率P=UI也增大，燈的溫度升高，由此可見：燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當小電燈正常工作時，電流為I=0.3A，
滑動變阻器兩端電壓為U₂=U-U_額=6V-3.8V=2.2V，則根據(jù)歐姆定律得連入電路的阻值R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.3A}$≈7.33Ω．
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，則根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知，燈泡兩端的電壓為3V，由表中數(shù)據(jù)可知，當燈泡兩端的電壓為3V時，電流I′為0.25A，
則兩燈消耗的總功率P=UI′=6V×0.25A=1.5W．
（4）本實驗中，電壓表測出燈泡的電壓，電流表測出流過燈泡的電流，則可以探究電流與導體兩端的電壓關系和測量燈泡的電阻．   
故答案為：
（1）D；
（2）小電燈斷路；閉合開關前滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處；
（3）①0.4；0.55；0.75；1.14；1.44；1.14；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；②7.33；③1.5．
（4）探究電流與導體兩端電壓的關系；測量燈泡的電阻．

點評 本題考查了故障分析、求功率、求電阻阻值、數(shù)據(jù)處理等問題，最后一問需要注意兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，燈泡兩端的電壓為3V，電流需要從數(shù)據(jù)中判斷．