Question

2．按圖示的電路圖做“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”的滑動變阻器、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C．（填選項前的字母）
A．電流表燒壞　　B．小電燈燒壞　 C．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．經檢查，導線連接完好，則電路故障是：燈泡斷路．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：開關閉合前沒有將滑動變阻器的滑片放在阻值最大值處．
（3）小明同學按電路圖正確連接電路后，閉合開關，從大到小調節滑動變阻器的阻值，并將正確操作下的電壓表和電流表的示數填入下表．

電壓表的示數U/V	電流表的示數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通過上表數據，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7.3Ω．
③將兩個這樣的相同規格的小電燈串聯后直接接在6V 電源的兩端，兩燈消耗的總功率為1.5W．

Answer 1

分析 （1）連接電路時把電流表與電壓表的位置交換連接后，電壓表串聯在電路中相當于斷路，所以電路中沒有電流，燈泡不發光；
（2）根據電路圖可知，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，根據燈泡的是否發光和電壓表的示數確定電路故障；
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由串聯電路特點和歐姆定律計算燈正常工作時，連入電路的滑動變阻器的阻值．
③將兩個這樣的相同規格的小電燈串聯后直接接在6V電源的兩端，則每個燈泡兩端的電壓為3V，由表格數據找出燈泡兩端的電壓為3V時的電流，即可根據P=UI求出總功率．

解答 解：（1）連接電路時把電流表與電壓表的位置交換連接后，電壓表串聯在電路中相當于斷路，所以電路中沒有電流，因此電表和用電器都不會被燒壞，但燈泡不發光，故選C；
（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，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放到最大阻值處；
 （3）①根據表中數據可：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；由表中數據及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由串聯電路特點可得，此時滑動變阻器連入電路阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{4}}$=$\frac{U-{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{6V-3.8V}{0.30A}$≈7.3Ω．
③將兩個這樣的相同規格的小電燈串聯后直接接在6V電源的兩端，則根據串聯電路的電壓特點可知：燈泡兩端的電壓為3V，由表中數據可知，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．
故答案為：（1）C；（2）燈泡斷路；開關閉合前沒有將滑動變阻器的滑片放在阻值最大值處；（3）0.4；0.55；0.75；1.14；1.44； ①1.14；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；②7.3③1.5．

點評 本題考查了學生對數據的處理能力、求功率、求電阻阻值等問題，第三問需要注意兩個這樣的相同規格的小電燈串聯后直接接在6V電源的兩端，燈泡兩端的電壓為3V，電流需要從數據中判斷．