Question

如圖所示，在“測量小燈泡的電功率”的實驗中．所用器材有：標有 “3.8V”字樣的待測小燈泡、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     ．（填選項前的字母）
A．電流表燒壞    B．電壓表燒壞
C．小燈泡燒壞    D．小燈泡不亮
(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，小燈泡不亮，電壓表有較大的示數．經檢查，導線連接完好，則電路故障是：     ．排除該故障換用新元件后，閉合開關時，觀察到小燈泡閃亮一下后立即熄滅，該學生在操作過程中的不當之處是：                             ．
(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．

①通過上表數據，可算得小燈泡的額定功率為   W，還可得出關于燈絲電阻的結論是：     ；
②當小燈泡正常工作時，接入電路中的滑動變阻器的阻值為     Ω．
③將兩個這樣的相同規格的小燈泡串聯后直接接在6V電源的兩端，兩燈消耗的總功率為     W．
(4)若電壓表的0～15V量程已損壞，只能使用0～3V量程，其它器材不變，如何測出小燈泡的額定功率？（不需畫圖）在此電路下，若小燈泡兩端最大可加4.5V電壓，為保證實驗時你所設計的測量電路中各元件的安全，參照小明的實驗數據，估算滑動變阻器接入電路的阻值范圍應為     Ω～     Ω．（結果保留一位小數）

Answer 1

（1）D；（2）小燈泡斷路；閉合開關前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處（3）①1.14W②7.3Ω③1.5W；（4）4.7Ω～12Ω；

試題分析：：（1）把電流表與電壓表的位置交換連接了，電路斷路，電路電流為零，電流表與小電燈不會燒壞，小電燈不亮，由于電源電壓是6V，小于電壓表量程0～15V，因此電壓表不會燒壞，所以閉合開關后會造成的現象是：D小電燈不亮；
（2）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：小燈泡斷路；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：閉合開關前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處；
（3）①由表中數據知，燈泡額定電壓U=3.8V對應的電流I=0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；由表中數據及R="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小電燈正常發光時，電壓為額定電壓U_燈=3.8V，由表中數據知，此時電路電流I=0.3A，由串聯電路特點知，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_燈=6V-3.8V=2.2V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=U_滑/ I ═2.2V /0.3A ≈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，每個燈兩端的電壓是3V，由表中數據知，電路電流I=0.25A，則兩燈消粍的總功率P=UI=6V×0.25A=1.5W；
（4）電源、開關、滑動變阻器、燈泡、電流表組成串聯電路，電壓表并聯在滑動變阻器兩端，a、當電壓表示數為最大值3V時，小電燈兩端的電壓為6V-3V=3V，由表中數據知，電流為0.25A，此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑1="3V/" 0.25A =12Ω；b、當小電燈電壓為4.5V時，由表中數據知，電路電流為0.32A，此時滑動變阻器兩端電壓為6V-4.5V=1.5V，此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑2="1.5V" /0.32A ≈4.7Ω；則滑動變阻器接入電路的阻值范圍是4.7Ω～12Ω；