Question

17．小華和小紅同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，現(xiàn)有電源（電壓為1.5V的整數(shù)倍且保持不變）、滑動變阻器有A、B兩個待選（A標有“10Ω  1A”字樣、B標有“20Ω   2A”字樣），電流表、電壓表（只有0～3伏檔完好）、待測小燈泡（標有“0.3A”字樣）、電鍵以及導線若干．小華正確連接電路，實驗步驟正確，閉合電鍵時電表的示數(shù)如圖1所示（a）、（b）所示．
①實驗中所用電源的電壓為4.5伏，選用的滑動變阻器為A（選填“A”或“B”）．
②實驗中他們發(fā)現(xiàn)閉合電鍵后，移動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)滿刻度時，小燈泡仍無法正常發(fā)光，小華提出用剛閉合電鍵時所測數(shù)據(jù)先計算出小燈泡的電阻R_L，再根據(jù)p_額=I²R_L計算小燈泡的額定功率．你認為此方法是否可行，請簡述理由不可行，因燈的電阻隨溫度的變化而變化．
③小紅認為只要適當調(diào)整電路即可測出小燈泡的額定功率，她按照自己的想法繼續(xù)試驗，根據(jù)觀察到當電流表的示數(shù)為0.3A的現(xiàn)象，即可判斷小燈泡正常發(fā)光，此時電壓表的示數(shù)如圖2所示，則小燈泡的額定功率為1.14瓦．

Answer 1

分析 ①由圖中電流表選用的小量程讀數(shù)，由電壓表選用小量程讀數(shù)，為保護電路，連接電路時，變阻器的最大電阻連入電路中，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電源電壓U=U_表+U_滑，分類討論選用的符合條件（電壓為1.5V的整數(shù)倍且保持不變）的變阻器；
②根據(jù)題目條件，分析剛閉合電鍵時燈的電壓與額定的額定電壓的關系，根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而變化，分析判斷剛閉合電鍵時所測數(shù)據(jù)先計算出小燈泡的電阻R_L與正常發(fā)光時的電阻大小關系，據(jù)此分析回答；
③當通過燈的電流額定電流0.3A時，燈正常發(fā)光；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定變阻器分得的電壓范圍，將電壓表并聯(lián)在變阻器兩端，根據(jù)圖2電壓表小量程讀數(shù)，確定燈的額定電壓，根據(jù)P_額=U_額I_額=求燈的額定功率．

解答 解：①由圖中電流表選用的小量程的分度值為0.02A，電流表示數(shù)為0.22A；
電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為2.3V；
為保護電路，連接電路時，變阻器的最大電阻連入電路中，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，
電源電壓U=U_表+U_滑=U_表+IR_滑=2.3V+0.22A×R_滑，
若用“10Ω 1A”字樣的變阻器，則電源電壓U=4.5V，符合題意；
若選用“20Ω 2A”字樣的變阻器，則電源電壓U=6.7V，符合題意；
故實驗中所用電源的電壓為4.5伏，選用的滑動變阻器為A；
②閉合電鍵時燈的電壓為2.3V，小于燈的額定電壓2.5V，當燈的電壓變?yōu)?.5V時，根據(jù)通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據(jù)P=UI燈的功率增大，溫度升高，故燈絲的電阻變大，因此，剛閉合電鍵時所測數(shù)據(jù)先計算出小燈泡的電阻R_L，再根據(jù)p_額=I²R_L計算小燈泡的額定功率小于燈的額定功率，不可行；
③當通過燈的電流額定電流0.3A時，燈正常發(fā)光；
因當電壓表的示數(shù)滿刻度時，即為3V時小燈泡仍無法正常發(fā)光，說明燈的額定電壓大于3V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，則變阻器的電壓為：
U′_滑=4.5V-U_額＜1.5V，故可將電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端，由圖2知，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為0.7V，則燈的額定電壓：
U_額=U-U′_滑=4.5V-0.7V=3.8V，
燈的額定功率：
P_額=U_額I_額=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案為：①4.5；A；②；不可行，因燈的電阻隨溫度的變化而變化；③當電流表的示數(shù)為0.3A；1.14．

點評 本題測定小燈泡的電功率，考查對器材的選擇、電表讀數(shù)、影響電阻大小的因素及串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律運用及分類討論的解是思想，關鍵是發(fā)掘題中隱含的條件．有難度．