Question

10．按如圖的電路圖做“測量小電燈的功率”的實(shí)驗(yàn)．所用器材有：標(biāo)有“3.8V”字樣的待測小電燈、電壓恒為6V 的電源、標(biāo)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(guān)及導(dǎo)線若干．
（1）某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，把電流表與電壓表的位置交換連接了，閉合開關(guān)后會造成D．（填選項(xiàng)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(xué)生按圖連接電路后，閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)．經(jīng)檢查，導(dǎo)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(guān)時(shí)，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，該學(xué)生在操作過程中的不當(dāng)之處是：閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器滑片沒有移到最大阻值處．
（3）小明同學(xué)按電路圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，從大到小調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(guān)于燈絲電阻的結(jié)論是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
②當(dāng)小電燈正常工作時(shí)，連入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值為7.33Ω．
③將兩個(gè)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(gè)燈泡消耗的總功率為1.5W．
（4）在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用該電路還可以做的別的實(shí)驗(yàn)有探究電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)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(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，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(guān)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(guān)前滑動(dòng)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(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)，燈泡的實(shí)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(shí)，與燈泡串聯(lián)的滑動(dòng)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(dòng)變阻器連入電路的阻值；
③將兩個(gè)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(gè)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(shí)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(dǎo)體兩端的電壓關(guān)系，由歐姆定律可求出燈泡的電阻，因此本實(shí)驗(yàn)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(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，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(guān)時(shí)，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，該學(xué)生在操作過程中的不當(dāng)之處是：閉合開關(guān)前滑動(dòng)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(dāng)燈泡兩端電壓為3.8V時(shí)，燈泡的實(shí)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?yàn)椋弘S電壓增大、電流隨之增大，小電燈的實(shí)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(dāng)小電燈正常工作時(shí)，電流為I=0.3A，
滑動(dòng)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(gè)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(diǎn)可知，燈泡兩端的電壓為3V，由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為3V時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(dǎo)體兩端的電壓關(guān)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(guān)前滑動(dòng)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(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系；測量燈泡的電阻．

點(diǎn)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(gè)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．