Question

【題目】為了研究小燈泡在不同電壓下工作時(shí)（實(shí)際電壓不允許超過(guò)額定電壓的五分之一），消耗的電功率是否相同，某同學(xué)選取一個(gè)額定電壓為2.5V的小燈泡。

（1）請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)電路，并畫出電路圖；

（________）

（2）他還準(zhǔn)備了：蓄電池（6V），電流表（0～0.6A 0～3A）、電壓表（0～3V 0～15V）、滑動(dòng)變阻器R1（10Ω 0.6A）、滑動(dòng)變阻器R2（50Ω 0.6A）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。為了完成實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器_____接入電路，電壓表選用_____量程；

（3）由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，通過(guò)小燈泡的電流隨電壓變化的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈絲的電流是_____A，此時(shí)消耗的電功率為_____W；

（4）通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以得出：_____。

Answer 1

【答案】 R2 0﹣3V 0.2 0.5 小燈泡在不同電壓下的功率不同

【解析】

（1）由實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定要測(cè)量的量結(jié)合歸納法，據(jù)此畫出電路圖；

（2）（3）燈在額定電壓下燈正常發(fā)光，根據(jù)通過(guò)小燈泡的電流隨電壓變化的關(guān)系圖線找到，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈絲的電流，此時(shí)消耗的電功率為P＝ULI求燈的額定功率；根據(jù)歐姆定律求燈正常發(fā)光時(shí)的電阻大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定燈正常發(fā)光時(shí)變阻器連入電路中的電阻大小確定變阻器的規(guī)格；

（4）分別求出燈在不同電壓下的功率得出結(jié)論。

（1）研究小燈泡在不同電壓下工作時(shí)（實(shí)際電壓不允許超過(guò)額定電壓的五分之一），消耗的電功率是否相同，故應(yīng)用電壓表測(cè)量出燈電壓，用電流表測(cè)出此時(shí)燈的電流，根據(jù)P=UI求燈的實(shí)際功率，為得出普遍性的規(guī)律，要多次測(cè)量，故要將滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，如下所示：

（2）（3）燈在額定電壓下燈正常發(fā)光，由通過(guò)小燈泡的電流隨電壓變化的關(guān)系圖線可知，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈絲的電流是0.2A，此時(shí)消耗的電功率為：

P=ULI=2.5V×0.2A=0.5W；

燈正常發(fā)光時(shí)的電阻：

，

燈正常發(fā)光時(shí)變阻器分得的電壓：U滑=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V，

變阻器連入電路中的電阻為：，

故選用（50Ω 0.6A）滑動(dòng)變阻器R2；

因燈的額定電壓為2.5V，又實(shí)際電壓不允許超過(guò)額定電壓的五分之一，即，故燈的實(shí)際電壓不超過(guò)3V，故電壓表選用0～3V量程；

（4）由圖中數(shù)據(jù)可知，燈的電壓為U1=1.5V時(shí)，通過(guò)的電流為I1=0.15A，燈的實(shí)際功率：

P1=U1I1=1.5V×0.15A=0.225W；

同理，當(dāng)燈的電壓為3V時(shí)，通過(guò)的電流約為0.22A，燈的實(shí)際功率為0.66W，

小燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈絲的電流是0.2A，此時(shí)消耗的電功率為P=ULI=2.5V×0.2A=0.5W；

所以，小燈泡在不同電壓下的功率不同。