Question

12．兩組同學(xué)想研究“燈泡亮度改變時電功率的變化”情況．提供的器材有：兩個實驗室用小燈泡（一個字跡模糊，一個標有“1.5V”）、兩種規(guī)格滑動變阻器（“0～15Ω”、“0～25Ω”），電源（電壓相等且保持不變）、電流表和電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）電路連接正確后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，接下來進行的操作有效是C
A．檢查滑動變阻器是否斷路　　        B．檢查小燈泡是否斷路
C．移動滑動變阻器滑片                D．檢查開關(guān)是否接觸良好
（2）兩組同學(xué)連接好電路后，調(diào)節(jié)滑片過程中電表示數(shù)和燈的亮度都發(fā)生變化，當(dāng)滑動變阻器滑片位置都恰好在中點時，電壓表示數(shù)均為1.5V，電流表示數(shù)也相同（如圖a所示），此時甲組的燈泡比乙組的暗．
①電流表讀數(shù)為0.2A．
②標有1.5V的燈是甲（選填“甲”或“乙”）．
③請在圖b中將乙組同學(xué)設(shè)計的電路圖補充完整；乙組同學(xué)所選用的滑動變阻器規(guī)格為0～15Ω．
④兩組同學(xué)所使用的電源電壓是4V，乙組同學(xué)所測燈泡的電功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電表有示數(shù)，說明電路是通路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過大的原因，然后進行下一步操作；
（2）①根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)；
②③先根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR分別求出滑動變阻器的滑片位于中點時滑動變阻器兩端電壓，從而確定甲乙選擇滑動變阻器的規(guī)格；同時確定標有1.5V的燈泡；
④根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點即可求出電源電壓；根據(jù)P=UI即可求出乙組同學(xué)所測燈泡的電功率．

解答 解：（1）閉合開關(guān)前，滑片置于阻值最大處，閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電路不存在斷路，滑動變阻器阻值全部接入電路，電路總電阻很大，電路電流很小，燈泡實際功率很小，可能不足以引起燈泡發(fā)光，下一步操作：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光；故選C；
（2）①根據(jù)圖a可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A；
②③根據(jù)題意“電流表示數(shù)也相同，此時甲組的燈泡比乙組的暗”可知，乙組燈泡的實際功率較大，乙組燈泡的實際電壓較大，根據(jù)串聯(lián)分壓的知識可知，乙組滑動變阻器分得電壓較小，則乙組的滑動變阻器接入電路的阻值較小，且滑片均在中點，說明乙組同學(xué)所選用的滑動變阻器最大阻值較小，其最大阻值為15歐；所以乙組同學(xué)所選用的滑動變阻器規(guī)格為0～15Ω，甲組所選用的滑動變阻器規(guī)格為0～25Ω．
當(dāng)滑片在中點時，甲組滑動變阻器兩端電壓為：U₁=I×$\frac{1}{2}$R₁=0.2A×$\frac{1}{2}$×25Ω=2.5V；
乙組滑動變阻器兩端電壓為：U₂=I×$\frac{1}{2}$R₂=0.2A×$\frac{1}{2}$×15Ω=1.5V；
由于電壓表示數(shù)均為1.5V，故甲組同學(xué)是把電壓表并聯(lián)在小燈泡的兩端，乙組同學(xué)是把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，即標有1.5V的燈是甲．
乙組同學(xué)設(shè)計的電路圖如下圖所示：

④因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，并且電源電壓不變，
根據(jù)甲組同學(xué)的數(shù)據(jù)可知，因此電源電壓：U=U_L+U₁=1.5V+2.5V=4V；
此時乙組同學(xué)所測燈泡的電壓：U_L′=U-U₂=4V-1.5V=2.5V，
乙組同學(xué)所測燈泡的電功率：P=U_L′I=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）C；（2）①0.2； ②甲； ③0～15Ω；④4；0.5．

點評 本題考查了補全電路圖、求電源電壓，本題難度較大，是一道難題，只有認真分析題意、應(yīng)用串聯(lián)電路規(guī)律、電功率公式才可以正確解題．