Question

15．某班同學(xué)做“測(cè)置小電燈的功率”的實(shí)驗(yàn)，所用器材有：標(biāo)“3.8V”字樣的待測(cè)小燈泡、電壓恒為6V的電源、標(biāo)有“5Ω 1A”和“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)、電流表（量程為0〜0.6A、0〜3A）、電壓表（量程為0〜3V、0〜15V）、開關(guān)及導(dǎo)線若干．
（1）甲學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，把電流表與電壓表的位置接反了，閉合開關(guān)后會(huì)造成D．
A．電流表燒壞    B、電壓表燒壞   C．小電燈燒壞     D、小電燈不亮
（2）乙同學(xué)按圖連接電路后，操作正確，閉合開關(guān)，燈發(fā)出耀眼的光后熄滅，他接下來(lái)的操作是斷開開關(guān)，更換“20Ω1A”的滑動(dòng)變阻器，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處
（3）丙同學(xué)按圖連接電路后，閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)．經(jīng)檢查，導(dǎo)線連接完好，則電路故障是燈泡斷路，排除該故障后，閉合開關(guān)時(shí)，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，該學(xué)生在操作過(guò)程中的不當(dāng)之處是：閉合開關(guān)前，沒(méi)有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處．
（4）丁同學(xué)按電路圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，從大到小調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，并將正確操作下的電壓表和電流表的示數(shù)填入如表．

電壓表示數(shù) U/V	電流表示數(shù) I/A	小燈泡功率 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(guò)如表數(shù)據(jù)，可算得小電燈的額定功率為1.14W，還可得出關(guān)于燈絲電阻的結(jié)論是燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
②當(dāng)小燈泡正常工作時(shí)，連入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值為7.3Ω
③將兩個(gè)這樣的小燈泡串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，兩燈消粍的總功率為1.5W．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，把電流表與電壓表的位置接反了，電壓表串聯(lián)在電路中，由于電壓表的電阻很大，電源電壓一定，電路中的電流較小，據(jù)此判斷選擇；
（2）乙同學(xué)按圖連接電路后，操作正確，閉合開關(guān)，燈發(fā)出耀眼的光后熄滅，說(shuō)明燈兩端的電壓過(guò)大，用的滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小，應(yīng)最大阻值較大的滑動(dòng)變阻器；
（3）燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，說(shuō)明電壓表的兩接線柱之間有開路；排除故障后，閉合開關(guān)時(shí)，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，說(shuō)明：閉合開關(guān)前，沒(méi)有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（4）①當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)，燈泡的實(shí)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燈泡正常發(fā)光時(shí)，與燈泡串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V，則根據(jù)歐姆定律即可求出滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值；
③將兩個(gè)這樣的小燈泡串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，各分3V的電壓，由表中數(shù)據(jù)可知，此時(shí)通過(guò)的電流I=0.25A，利用P=UI求兩燈消粍的總功率．

解答 解：
（1）甲在實(shí)驗(yàn)時(shí)，把電流表與電壓表的位置接反了，如圖所示：

由于電壓表的電阻很大，電源電壓一定，電路中的電流較小，電燈不亮，不會(huì)燒壞電流表、電壓表和燈，故D正確；
（2）乙同學(xué)按圖連接電路后，操作正確，閉合開關(guān)，燈發(fā)出耀眼的光后熄滅，說(shuō)明用的滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小，應(yīng)最大阻值較大的滑動(dòng)變阻器，接下來(lái)的操作是：斷開開關(guān)，更換“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）丙同學(xué)按圖連接電路后，閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，說(shuō)明電壓表的兩接線柱之間有開路，可能是燈泡斷路；
排除故障后，閉合開關(guān)時(shí)，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，說(shuō)明：閉合開關(guān)前，沒(méi)有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（4）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)燈兩端的電壓U=U_額=3.8V時(shí)，I=0.3A，
額定功率：
P_額=U_額I=3.8V×0.3A=1.14W；
由表中數(shù)據(jù)可知：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.0V}{0.20A}$=10Ω，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.22A}$≈11.4Ω，
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω，
R₄=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω，
R₅=$\frac{{U}_{5}}{{I}_{5}}$=$\frac{4.5V}{0.32A}$≈14.1Ω，
可見(jiàn)，隨小電燈電壓的增大，小電燈電阻變大，這是因?yàn)椋弘S電壓增大、電流隨之增大，小電燈的實(shí)際功率P=UI也增大，燈的溫度升高，由此可見(jiàn)：燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)小電燈正常工作時(shí)，電流為I₄=0.3A，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U_滑=U-U₄=6V-3.8V=2.2V，則根據(jù)歐姆定律得連入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{4}}$=$\frac{2.2V}{0.3A}$≈7.3Ω；
③將兩個(gè)這樣的小燈泡串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，各分3V的電壓，此時(shí)通過(guò)的電流I=0.25A，兩燈消粍的總功率P=UI=6V×0.25A=1.5W．
故答案為：
（1）D；
（2）斷開開關(guān)，更換“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）燈泡斷路；閉合開關(guān)前，沒(méi)有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（4）①1.14；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；②7.3；③1.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了故障分析、求功率、求電阻阻值、數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題，關(guān)鍵是學(xué)生對(duì)伏安法測(cè)電功率實(shí)驗(yàn)的理解和掌握．