Question

小明學會了測小燈泡的功率后，在老師的啟發下，進一步思考：電流一定時，小燈泡功率跟電阻有什么關系呢？于是他利用如圖1所示電路，選用分別標有“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的電阻和功率，來探究小燈泡功率與電阻的關系．

（1）他將燈L₁接入電路，請你用筆畫線代替導線，幫他將實物電路（如圖1）連接完整．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于______（選填“A”或“B”）端．
（3）若閉合開關后，發現燈泡很亮，且調節滑動變阻器時電壓表、電流表的示數均無變化，以下三個選項中不可能是電路中存在的問題的是______（選填字母序號）．
A．滑動變阻器短路　　 B．滑動變阻器斷路　　 C．滑動變阻器接成了上面兩個接線柱
（4）排除故障后，閉合開關，他調節滑動變阻器的滑片P，使通過燈L₁的電流為0.2A，再測出L₁兩端的電壓，此時電壓表示數如圖2所示，為______V，然后計算出此時燈L₁的電阻是______Ω，實際功率是______W；換上燈L₂，閉合開關，調節滑動變阻器，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，調節滑動變阻器，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．并將以上實驗數據記錄在表中．

次數	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）請根據實驗數據，在圖3中作出小燈泡功率與電阻關系的圖象．
（6）分析圖象可得結論：在電流一定時，小燈泡的實際功率與電阻成______關系．
（7）小明認為：為了控制實驗條件，小明每次實驗要換燈泡還要調節滑動變阻器，這樣的操作不夠簡便．對此你可以如何改進？______．

Answer 1

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

（2）滑動變阻器的滑片在A端，離下面接入電路的接線柱最遠，接入電路的電阻最大，電路電流最小，對電路起到保護作用．
（3）A、若滑動變阻器短路，則滑動變阻器不起作用，且此時電路中的電流較大，燈泡很亮；
B、若滑動變阻器斷路，則燈泡不發光；
C、若滑動變阻器接成了上面兩個接線柱，則滑動變阻器的阻值為零，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，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為0.8V．
R===4Ω，
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
R₁===6Ω，
R₂===8.3Ω，
（5）根據表格中數據描點，并用平滑的曲線連接起來，如圖所示：
；
（6）由圖象知，圖線是一條過原點的直線，可知，電流一定時，功率和電阻成正比．
（7）串聯電路電流處處相等，可將L₁、L₂、L₃串聯在同一電路中，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串聯在同一電路中．
分析：（1）燈泡的額定電壓為1.5V，電壓表選擇0～3V，電壓表并聯的燈泡兩端．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片離下面接入電路的接線柱最遠，連入電路的電阻最大，對電路起到保護作用．
（3）燈泡很亮，說明電路中的總電阻很小，調節滑動變阻器時電壓表、電流表的示數均無變化，說明滑動變阻器不起作用，可能接了上面兩個接線柱或滑動變阻器短路；
（4）電壓表：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數．
知道電壓和電流，根據R=求出電阻，根據P=UI求出功率．
由額定電壓和額定電流，根據R=分別求出L₁和L₂的電阻，用L₂替代L₁，總電阻增大，電流減小，電流表的示數減小，要使電流增大到0.2A，要減小總電阻，使滑動變阻器電阻減小．
（5）根據表格中數據描點，并用平滑的曲線連接起來；
（6）根據功率和電阻之比判斷功率和電阻的關系．
（7）把L₁、L₂、L₃分別接入電路，滑動滑片保持電流不變，可以把三者串聯在電路中，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系．
點評：本題涉及到的知識點多，考查了實驗的注意事項、電壓表讀數、求電阻、求功率、電路設計等問題，是實驗的常考內容，應熟練掌握；知道串聯電路的電流特點是解第三問的關鍵．