Question

13．按如圖1所示的電路圖做“測置小電燈的功率”的實驗，所用器材有：標(biāo)“3.8V”字樣的待測小電燈．電壓恒為6V的電源．標(biāo)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(guān)及導(dǎo)線若干．

（1）某學(xué)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(guān)后會造成D（填選項前的字母）
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）小明同學(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．

電壓表的示數(shù)U/V	電流表的示數(shù) I/A	小電燈的功率 P/W
2.0	0.20
2.5	0.22
3.0	0.25
3.8	0.30
4.5	0.32

①通過表中數(shù)據(jù)，可算得小電燈的額定功率為1.14W．
②當(dāng)小電燈正常工作時，連人電路的滑動變阻器的阻值為7.33Ω．
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，兩燈消粍的總功率為1.5W．
④小明同學(xué)分析表中實驗數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)還能求得小燈泡的電阻，于是他分別算出了所給的五種情況下小燈泡的電阻并取平均值．你認(rèn)為小明同學(xué)的做法對嗎？請說明理由．
不對，原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
（3）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，如何測出小電燈的額定功率？在圖2虛線框中畫出測量電路圖．

Answer 1

分析 （1）電壓表的電阻很大，故把電流表與電壓表的位置交換連接后，電路中的電流很小
（2）①由表格數(shù)據(jù)讀出燈泡正常發(fā)光時的電流，由P=UI計算其額定功率；
②由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算小燈泡正常工作時，連入電路的滑動變阻器的阻值；
③兩個相同的這種燈泡串聯(lián)在6V電源上，可知兩燈的實際電壓，由此根據(jù)表格數(shù)據(jù)計算實際功率，從而得到總功率；
④燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（3）電源電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，當(dāng)燈泡電壓為3.8V，滑動變阻器的電壓為2.2V＜3V，可以利用0～3V量程測量滑動變阻器的電壓，據(jù)此設(shè)計電路圖．

解答 解：（1）把電流表與電壓表的位置交換連接后，電壓表串聯(lián)在電路中，電路中電阻較大，電流較小，故燈泡不亮，選D；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，燈泡電壓3.8V正常發(fā)光，此時通過的電流為0.30A，所以燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
②由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算小燈泡正常工作時，連入電路的滑動變阻器的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-3.8V}{0.30A}$≈7.3Ω；
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后接在6V電源的兩端，所以兩燈電壓各為3V，由表格數(shù)據(jù)此時燈泡電流為0.25A，
電路的總功率：P_總=UI=6V×0.25A=1.5W；
④由表中數(shù)據(jù)及R=$\frac{U}{I}$可知，隨小電燈電壓的增大，通過的電流也增大，但電壓變化大于電流變化，所以小電燈電阻變大，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；
故不對，原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
（3）當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，即要使燈泡電壓為3.8V，則滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，所以把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為2.2V時，即可進(jìn)行實驗．電路圖如圖所示：

故答案為：（1）D；（2）①1.14；②7.33；③1.5W；④不對，原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大；（3）電路圖如上圖所示．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律以及電功率公式的應(yīng)用、故障分析、求功率、求電阻阻值、數(shù)據(jù)處理、電路圖的設(shè)計等問題，需要注意兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端，燈泡兩端的電壓為3V，電流需要從數(shù)據(jù)中判斷．