Question

【題目】在“測定小燈泡的額定功率”實驗中，小明同學用一個電壓表、一個電流表、一個開關、電壓為恒為6V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和一個標有“20Ω 1.5A”的滑動變阻器，小燈泡的額定功率小于2W，設計的電路如圖甲所示的電路．

（1）請用鉛筆畫線代替導線，按照圖甲所示的電路圖，將圖乙的實物電路連接完整（連線不得交叉）；
（2）電路接好后，閉合開關，發現小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大．電路連接無誤，接下來應進行的操作是 （按操作步驟先后順序填寫字母代號）；
A．更換電池或小燈泡
B．檢查電路是否短路
C．移動滑動變阻器滑片至最大值位置
D．斷開電路開關
（3）在實驗中，若電壓表示數為2V，為了使燈兩端電壓達到3.8V，必須將滑片向（左/右）調節；當小燈泡正常發光時，電流表示數如圖丙，則燈泡的額定功率為W；
（4）完成上述實驗后，小明把小燈泡更換成定值電阻（如圖丁），利用原電路繼續探究“電流與電阻”的關系：實驗時，小明先將5Ω電阻接入電路，調節滑動變阻器使電壓表示數為2V，記下對應的電流；再將5Ω的電阻更換為10Ω電阻，移動滑動變阻器滑片，使電壓表示數仍為2V；當小明再換接15Ω電阻時，發現無論怎樣調節滑動變阻器，都不能使電壓表示數為2V，分析其可能的原因（答出一種情況即可）．請你在不增減器材的條件下幫小明解決這個問題，完成實驗，你的方法是：
（5）若小燈泡的額定電流為I0=2I1 ， 以下關于額定功率P0與實際功率P1的數值關系，你認為最有可能的是_____
A.P0=2P1
B.P0=3P1
C.P0=4P1
D.P0=5P1 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：如圖所示：

（2）D、C
（3）左；1.52
（4）變阻器的最大電阻太小（或是定值電阻兩端的電壓保持太低或是電源電壓太高）；可換用阻值更大的變阻器（或提高定值電阻兩端的電壓或降低電源電壓）
（5）D
【解析】（1）小燈泡的額定電壓為3.8V，小燈泡的額定功率小于2W，由P＝UI可得，小燈泡的額定電流小于：I ≈0.53A＜0.6A，則電流表應選0～0.6A的量程；根據電路圖可知，電流從正極出發，依次經過開關、滑動變阻器、小燈泡、電流表，回到負極，電壓表并聯在小燈泡兩端，滑動變阻器上端接線柱已經接入電路，將滑動變阻器左下端的接線柱與燈泡右端的接線柱連接，電流表選擇0～0.6A的量程，將電流表的0.6A接線柱與電壓表左端接線柱連接；實物圖連接如下圖所示：
；
（2）閉合開關，發現小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大，說明電路電阻太小，可能是滑動變阻器接入電路的阻值太小，可先斷開開關，移動滑動變阻器滑片至滑動變阻器阻值最大位置處，因此，接下來正確的實驗操作是D、C；
（3）電壓表示數2V小于燈泡額定電壓3.8V，應增大燈的電壓；由電路圖可知，應向左移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，變阻器分得的電壓變小，則燈泡兩端的電壓變大，當電壓表示數等于燈泡額定電壓3.8V時，燈泡正常發光；由圖丙，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.4A，則小燈泡的額定功率：P＝UI＝3.8V×0.4A＝1.52W；
（4）將5Ω的電阻換為10Ω后，電壓表的示數變大，所以應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向右滑動，眼睛看電壓表使電壓表的示數為2V，并讀出電流表的示數；換接15Ω電阻時，根據串聯分壓的知識，電壓表的示數變大，為使電壓表的示數不變，所需滑動變阻器的阻值更大，電壓表的示數無法達到2V，可能是滑動變阻器的阻值太小（或是定值電阻兩端的電壓保持太低或是電源電壓太高）造成的；故可換用阻值更大的變阻器（或提高定值電阻兩端的電壓或降低電源電壓）；
（5）若小燈泡的額定電流為I0＝2I1 ， 假設燈泡的阻值不變，則P額＝I02R＝（2I1）2R＝4I12R＝4P1 ． 由于燈泡的阻值不是定值，且燈泡的阻值會隨溫度的升高而變大，所以，當燈泡在正常工作時，燈泡的阻值變大，則額定功率P0＞P額＝4P1 ， 所以最有可能的額定功率值為P0＝5P1 ． D符合題意．
所以答案是：（1）；（2）D、C；（3）左；1.52；（4）變阻器的最大電阻太小（或是定值電阻兩端的電壓保持太低或是電源電壓太高）；可換用阻值更大的變阻器（或提高定值電阻兩端的電壓或降低電源電壓）；（5）D .
【考點精析】掌握電功率的計算公式和探究用電器的電功率實驗是解答本題的根本，需要知道計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R；測量小燈泡功率的實驗中滑動變阻器的作用：（1）保護電路（2）改變燈泡兩端的電壓，進行多次測量．