Question

小明學(xué)會(huì)了測小燈泡的功率后，在老師的啟發(fā)下，進(jìn)一步思考：電流一定時(shí)，小燈泡功率跟電阻有什么關(guān)系呢？于是他利用如圖1所示電路，選用分別標(biāo)有“1.5V　0.25A”、“2.5V　0.3A”和“3.8V 0.3A”字樣的小燈泡L₁、L₂、L₃，測出它們在電流相同時(shí)的電阻和功率，來探究小燈泡功率與電阻的關(guān)系．

（1）他將燈L₁接入電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他將實(shí)物電路（如圖1）連接完整．
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于

A

（選填“A”或“B”）端．
（3）若閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡很亮，且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)電壓表、電流表的示數(shù)均無變化，以下三個(gè)選項(xiàng)中不可能是電路中存在的問題的是

B

（選填字母序號）．
A．滑動(dòng)變阻器短路     B．滑動(dòng)變阻器斷路     C．滑動(dòng)變阻器接成了上面兩個(gè)接線柱
（4）排除故障后，閉合開關(guān)，他調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使通過燈L₁的電流為0.2A，再測出L₁兩端的電壓，此時(shí)電壓表示數(shù)如圖2所示，為

0.8

V，然后計(jì)算出此時(shí)燈L₁的電阻是

4

Ω，實(shí)際功率是

0.16

W；換上燈L₂，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電路中電流為0.2A不變，再測出L₂兩端的電壓，算出L₂的電阻和功率；換上燈L₃，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電路中電流為0.2A不變；再測出L₃兩端的電壓，算出L₃的電阻和功率．并將以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表中．

次數(shù)	燈泡	I/A	U/V	R/Ω	P/W
1	L1	0.2
2	L2		1.6	8	0.32
3	L3		2.4	12	0.48

（5）請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖3中作出小燈泡功率與電阻關(guān)系的圖象．
（6）分析圖象可得結(jié)論：在電流一定時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率與電阻成

正比

關(guān)系．
（7）小明認(rèn)為：為了控制實(shí)驗(yàn)條件，小明每次實(shí)驗(yàn)要換燈泡還要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，這樣的操作不夠簡便．對此你可以如何改進(jìn)？

將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中

．

Answer 1

分析：（1）燈泡的額定電壓為1.5V，電壓表選擇0～3V，電壓表并聯(lián)的燈泡兩端．
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片離下面接入電路的接線柱最遠(yuǎn)，連入電路的電阻最大，對電路起到保護(hù)作用．
（3）燈泡很亮，說明電路中的總電阻很小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)電壓表、電流表的示數(shù)均無變化，說明滑動(dòng)變阻器不起作用，可能接了上面兩個(gè)接線柱或滑動(dòng)變阻器短路；
（4）電壓表：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)．
知道電壓和電流，根據(jù)R=

U

I

求出電阻，根據(jù)P=UI求出功率．
由額定電壓和額定電流，根據(jù)R=

U

I

分別求出L₁和L₂的電阻，用L₂替代L₁，總電阻增大，電流減小，電流表的示數(shù)減小，要使電流增大到0.2A，要減小總電阻，使滑動(dòng)變阻器電阻減小．
（5）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來；
（6）根據(jù)功率和電阻之比判斷功率和電阻的關(guān)系．
（7）把L₁、L₂、L₃分別接入電路，滑動(dòng)滑片保持電流不變，可以把三者串聯(lián)在電路中，保持電流相等，分別測量三者的電壓，求出功率和電阻，判斷功率和電阻的關(guān)系．

解答：解：（1）燈泡的額定電壓為1.5V，電壓表選擇0～3V，電壓表并聯(lián)的燈泡兩端．如圖甲．

（2）滑動(dòng)變阻器的滑片在A端，離下面接入電路的接線柱最遠(yuǎn)，接入電路的電阻最大，電路電流最小，對電路起到保護(hù)作用．
（3）A、若滑動(dòng)變阻器短路，則滑動(dòng)變阻器不起作用，且此時(shí)電路中的電流較大，燈泡很亮；
B、若滑動(dòng)變阻器斷路，則燈泡不發(fā)光；
C、若滑動(dòng)變阻器接成了上面兩個(gè)接線柱，則滑動(dòng)變阻器的阻值為零，不起作用，燈泡很亮；
綜上所述，B不正確，符合題意；
（4）電壓表使用的0～3V，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為0.8V．
R=

U

I

=

0.8V

0.2A

=4Ω，
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
R₁=

U1

I1

=

1.5V

0.25A

=6Ω，
R₂=

U2

I2

=

2.5V

0.3A

=8.3Ω，
（5）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來，如圖所示：
；
（6）由圖象知，圖線是一條過原點(diǎn)的直線，可知，電流一定時(shí)，功率和電阻成正比．
（7）串聯(lián)電路電流處處相等，可將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中，就控制了電流一定．
故答案為：（1）見上圖；（2）A；（3）B；（4）0.8；4；0.16；（5）見上圖；（6）正比；（7）將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中．

點(diǎn)評：本題涉及到的知識(shí)點(diǎn)多，考查了實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、電壓表讀數(shù)、求電阻、求功率、電路設(shè)計(jì)等問題，是實(shí)驗(yàn)的常考內(nèi)容，應(yīng)熟練掌握；知道串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)是解第三問的關(guān)鍵．