Question

20．小明和同學在打掃實驗室時，發(fā)現實驗桌上有一個燈泡，燈泡上標明額定電壓為4V，額定功率看不清楚．小明很想知道它的額定功率，剛好桌上還有電阻箱、電流表、開關、12V的穩(wěn)壓電源各一個，小明用它們連成了如圖所示的電路，其中R為電阻箱，小明測出了電流表示數隨電阻箱阻值變化的幾組值，并將其記錄在如表的表格中．

電流/A	0.90	0.80	0.50	0.36	0.28	0.22
電阻/Q	8	10	20	30	40	50

（1）當電流為0.50A時，電阻箱兩端的電壓是10V，燈泡的電阻為4Ω．
（2）根據表中數據，請求出小燈泡的額定功率3.2W．
（3）小明的同學發(fā)現小明記錄的數據中有一個電流值有錯誤，這個錯誤數據是0.22A．
（4）小明的同學認為利用圖示器材還能進行下列實驗，其中無法完成的是C．
A．測量小燈泡正常工作時的電阻         B．探究小燈泡的亮度與燈泡功率的關系
C．探究導體中的電流與電壓的關系      D．探究串聯電路中電流的特點．

Answer 1

分析 （1）由實驗數據知，當電流為0.50A時，電阻箱接入電路的電阻，利用U=IR得到電阻箱兩端電壓；已知電源電壓和電阻箱兩端電壓，可以得到燈泡兩端電壓；已知燈泡兩端電壓和通過的電流，利用R=$\frac{U}{I}$得到燈絲電阻；
（2）燈泡正常發(fā)光時，兩端電壓為額定電壓，已知電源電壓和燈泡兩端電壓，可以得到電阻箱兩端電壓；利用電阻箱兩端電壓確定表格中電流和電阻的對應關系；已知電路電流和燈泡額定電壓，利用P=UI得出額定功率．
（3）確定錯誤的電流值，應該利用公式I=$\frac{U}{R}$，從電壓或電阻兩方面分析，已知電源電壓不變，所以電流錯誤從電阻角度考慮．
（4）明確每一個實驗的原理和基本實驗過程，就能確定正確的選項．

解答 解：
（1）由實驗數據知，當電路電流為I=0.5A時，電阻箱接入電路的電阻為R=20Ω，電阻箱兩端電壓為U_R=IR=0.5A×20Ω=10V；
燈泡兩端電壓為U_L=U-U_R=12V-10V=2V
所以燈泡的電阻為R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω，
（2）燈泡正常發(fā)光時，電阻箱兩端電壓為U′_R=U-U_額=12V-4V=8V；
因為U=IR，也就是8V=IR，查表知，此時通過電阻箱的電流為0.8A
所以燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=0.8A×4V=3.2W；
（3）由上面的計算知，在電流為0.5A時，燈泡電阻為4Ω，由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大，隨電路電流的減小而減小，在最后一組數據中，燈泡電阻應該小于4Ω，而電路電流I=0.22A時，燈泡電阻大于4Ω，所以是此電流值錯誤．
（4）A、既然能完成上面的第一小題，所以此實驗可完成；
B、燈泡亮度決定于實際功率，改變電阻箱接入電路的電阻，燈泡兩端電壓發(fā)生改變，亮度相應改變，所以此實驗可完成；
C、探究電流與電壓的關系，需要保持電阻一定，而燈泡電阻隨電流大小發(fā)生改變，所以此實驗無法完成；
D、在現有器材中，只要改變電流表的位置，就能探究串聯電路電流的特點，所以此實驗可完成．
故選C．
故答案為：（1）10；4；（2）3.2；（3）0.22；（4）C．

點評 燈泡電阻隨溫度的升高而變大，能夠考慮到電阻與溫度的關系，是第三小題突破的關鍵．