Question

【題目】小明學習了電功率的概念后,要對小燈泡的電功率進行研究:

(a)取兩個阻值不同的燈泡L1、L2要研究它們的電功率跟哪些因素有關?他設計了如圖所示的電路圖.要探究它們的電功率跟電流的關系,應采用圖甲、乙兩圖中的__________ 電路圖.(填“甲圖”或“乙圖”)

(b)要“測量小燈泡的額定功率”，現有器材：電源（電壓恒為6V）、開關、電壓表、電流表各一個，導線若干，額定電壓為3.8V的待測小燈泡（電阻約為12Ω），滑動變阻器兩個（A：“5Ω 2A“；B：“20Ω 0.5A”）。

（1）該實驗，應選用的滑動變阻器是__________（選填“A”或“B”）。

（2）如圖甲所示是小明同學連接的實物電路圖，圖中只有一根導線連接錯誤，請你在圖中用“×”標出這根錯接的導線，只改接一根導線使電路成為正確的電路（不能與其他導線交叉）。

（_______）

（3）小明確認電路連接無誤后閉合開關，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡始終不發光且電壓表的示數都接近電源電壓，電流表示數幾乎為零，則電路的故障是__________。

（4）排除故障后，移動滑動變阻器的滑片，并繪制出了小燈泡的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示，則該小燈泡的額定功率為__________ W。

（5）該組的另一同學接著實驗時，發現電壓表0～15V量程已經損壞，0～3V量程還可以正常使用，在不添加器材的情況下，為了測出該小燈泡的額定功率，請你在丙圖中的虛線框內畫出正確的電路圖。

（______）

（6）由圖乙推知：小燈泡的實際電壓是額定電壓一半時的電功率為P1，小燈泡的實際電流是額定電流一半時的電功率為P2，則P1__________P2（選填“大于”、“小于或“等于”）。

Answer 1

【答案】乙圖 B 小燈泡斷路 1.14 >

【解析】

(a)要研究電功率跟電壓的關系，根據公式P=UI，必須保持電壓不變，所以兩燈應并聯。則應采用乙圖。

(b) （1）實驗中，額定電壓為3.8V的待測小燈泡，電阻約為12Ω，由歐姆定律，燈的額定電流約為：I==≈0.32A，根據串聯電路電壓的規律和歐姆定律，當燈正常發光時，變阻器連入電路中的電阻：R滑==≈6.88Ω>5Ω，從電流和電阻大小考慮，故應選用的滑動變阻器是B；

(2)原電路中，電壓表串聯在電路中、電流表與變阻器串聯是錯誤的，電流表應與變阻器串聯，電壓表與燈泡并聯，改正后如下圖所示：

(3)經分析，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡始終不發光且電壓表的示數都接近電源電壓，則電路的故障是與燈泡并聯的電路斷路了；

(4)根據制出的小燈泡的電流隨電壓的變化的圖象知，燈的額定電壓下的電流為0.3A，則該小燈泡的額定功率為：P=ULIL=3.8V0.3A=1.14W；

(5)根據串聯電路的規律，當變阻器的電壓為：6V3.8V=2.2V時，燈正常發光，故可將電壓表使用小量程與變阻器并聯，移動變阻器的滑片，當電壓表示數為2.2V時，記下電流表的示數。如下圖所示：

(6)由圖知,小燈泡的實際電壓是額定電壓一半(1.9V)時的電流約為0.21A，電功率為：

P1=1.9V×0.22A=0.40W；

小燈泡的實際電流是額定電流一半時(0.15A)對應的電壓約為1V，燈的實際電功率為：

P2=1V×0.15A=0.15W,則P1大于P2。