Question

10．小紅想測量某個僅標有“0.25A”字樣的燈泡的額定功率．

（1）小紅按如圖所示電路圖正確連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均有讀數(shù)，但小燈泡不亮，檢查發(fā)現(xiàn)所有電學元件均完好．請你判斷燈泡不亮的原因是燈泡的實際功率太�。疄槭剐�燈泡正常發(fā)光，小紅接下來的操作應(yīng)該是：調(diào)節(jié)滑動變阻器．
（2）調(diào)整好電路之后，小紅根據(jù)測量出的實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的I-U圖象．由此可知小燈泡的額定功率為0.75W．根據(jù)圖象，小紅還發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻是變化的，造成這一變化的原因是燈絲的電阻與溫度有關(guān)．
（3）小紅將小燈泡換成了未知電阻，利用實驗裝置測量未知電阻的阻值．實驗中，器材完好，當移動滑動變阻器的滑片時，電壓表指針偏轉(zhuǎn)正常，但電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，無法讀數(shù)，原因可能是B．
A、未知電阻被短接   B、電流表被短接  C、滑動變阻器被短接
（4）勤于思考的小紅觀察到滑動變阻器的銘牌上標有“20Ω 1A”字樣，她靈機一動，不改動原來實驗電路的情況下，也能求出待測電阻的阻值，請你寫出小紅的主要步驟：
①將滑動變阻器的滑片調(diào)到最小阻值處即接入電路中的電阻為0Ω，記下電壓表的示數(shù)為U₁；
②將滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到最大阻值處即接入電路中的電阻為20Ω，記下電壓表的示數(shù)為U₂；
③寫出待測電阻的表達式R=$\frac{{U}_{2}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$×20Ω．

Answer 1

分析 （1）①連接電路時，為保護電路，閉合開關(guān)之前滑動變阻器滑片應(yīng)滑到阻值最大處；
②電壓表、電流表均有示數(shù)，但小燈泡不亮，滑動變阻器滑片還在阻值最大處，此時燈泡兩端的電壓很小，燈泡不能發(fā)光；
（2）額定電流下燈泡的實際功率和額定功率相等，根據(jù)圖象讀出燈泡的兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出額定功率；燈泡的電阻與溫度有關(guān)；
（3）實驗中器材完好，移動滑動變阻器的滑片時，電壓表指針偏轉(zhuǎn)正常、電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，說明電流表被短路或斷路；
（4）電流表被短路，要測待測電阻的阻值，可以根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點進行解答，即先讓滑動變阻器接入電路中的電阻為0，此時電壓表測電源的電壓，然后讓滑動變阻器接入電路中的電阻最大，此時電壓表測R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可得出答案．

解答 解：（1）連接電路時，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到阻值最大處，
滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片在阻值最大處，電路中電流很小，燈泡兩端的電壓很小，實際功率太小，
所以燈泡不能發(fā)光，必須減小滑動變阻器接入電路的阻值，滑片向左端移動；
（2）由圖象可知，燈泡的電流為0.25A時兩端的電壓的電壓為3V，
則燈泡的額定功率P=UI=3V×0.25A=0.75W，
因為不同電壓下燈泡中電流不同、實際功率不同，燈絲的溫度不同，所以小燈泡燈絲的電阻受溫度的影響；
（3）實驗中，器材完好，當移動滑動變阻器的滑片時，電壓表指針偏轉(zhuǎn)正常，但電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，無法讀數(shù)，原因是電流表被短路；
（4）電流表被短路時，先調(diào)節(jié)滑動變阻器使其接入電路中的電阻為0Ω，此時電壓表測電源的電壓，讀出示數(shù)U₁，
然后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使其完全接入電路中，讀出電壓的示數(shù)U₂，
由串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可知，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U₁-U₂，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，$\frac{{U}_{2}}{R}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{20Ω}$，
解得：R=$\frac{{U}_{2}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$×20Ω．
故答案為：
（1）燈泡的實際功率太��；調(diào)節(jié)滑動變阻器；
（2）0.75；燈絲的電阻與溫度有關(guān)；
（3）B；
（4）①調(diào)到最小阻值處即接入電路中的電阻為0Ω；
②將滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到最大阻值處即接入電路中的電阻為20Ω；
③$\frac{{U}_{2}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$×20Ω．

點評 本題考查了伏安法測燈泡電功率的實驗，涉及到實驗的操作、電功率的計算、燈絲電阻與溫度的關(guān)系、電路故障的判斷等，要注意電路中無電流表時可以借助于串聯(lián)電路的電流特點設(shè)計電路，電路中沒有電壓表時可以借助于并聯(lián)電路的電壓特點設(shè)計電路．