Question

19．小明按圖示的電路圖做測(cè)小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)．所用器材有：標(biāo)有“3.8V”的小燈泡、電壓恒為6V 的電源、標(biāo)有“20Ω 1A”的滑動(dòng)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(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)若干．小明同學(xué)按電路圖正確連接電路后，閉合開(kāi)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示數(shù)填入表．

電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)
2.0V	0.20A
2.5V	0.22A
3.0V	0.25A
3.8V	0.30A
4.5V	0.32A

（1）通過(guò)上表數(shù)據(jù)，小明發(fā)現(xiàn)燈絲電阻變化的規(guī)律為燈絲的電阻值隨其兩端的電壓、電流值改變，在電壓、電流值增大時(shí)，燈絲溫度升高，電阻變大；
（2）將兩個(gè)這樣相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后接在6V 電源兩端，兩燈消耗的總功率為1.5W．
（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，為了測(cè)出小電燈的額定功率，小明將電壓表改接到滑動(dòng)變阻器兩端，若小電燈兩端最大可加4.5V電壓，為保證實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量電路中各元件的安全，參照小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，估算滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值的最小應(yīng)為4.7Ω，最大應(yīng)為12Ω（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）分析表中的電壓和電流求出小燈泡的電阻，找出燈泡燈絲電阻變化的規(guī)律；
（2）將兩個(gè)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，則每個(gè)燈泡兩端的電壓為3V，由表格數(shù)據(jù)找出燈泡兩端的電壓為3V時(shí)的電流，即可根據(jù)P=UI求出總功率．
（3）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓與最小電壓值，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出相應(yīng)的燈泡電壓，由表中數(shù)據(jù)找出電壓所對(duì)應(yīng)的電流，然后由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大與最小阻值，然后確定其范圍．

解答 解：
（1）根據(jù)公式I=$\frac{U}{R}$可得，小燈泡在各電壓下的電阻；
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=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{3.0V}{0.25A}$=12Ω；R4=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{3.8V}{0.30A}$≈12.7Ω；R5=$\frac{{U}_{5}}{{I}_{5}}$=$\frac{4.5V}{0.32A}$≈14.1Ω；由表種數(shù)據(jù)可以看出，燈絲的電阻值隨其兩端的電壓、電流值改變，在電壓、電流值增大時(shí)，燈絲溫度升高，電阻變大．
（2）將兩個(gè)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，則根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：燈泡兩端的電壓為3V，由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為3V時(shí)，電流I為0.25A，則兩燈消耗的總功率P=UI=6V×0.25A=1.5W．
（3）當(dāng)電壓表示數(shù)為最大值3V時(shí)，小電燈兩端的電壓為6V-3V=3V，由表中數(shù)據(jù)知，電流為0.25A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_最大=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω；
當(dāng)小電燈電壓為4.5V時(shí)，由表中數(shù)據(jù)知，電路電流為0.32A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為
6V-4.5V=1.5V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_最小=$\frac{1.5V}{0.32A}$≈4.7Ω；
則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是4.7Ω～12Ω．
故答案為：（1）燈絲的電阻值隨其兩端的電壓、電流值改變，在電壓、電流值增大時(shí)，燈絲溫度升高，電阻變大；（2）1.5；（3）4.7；12．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力、求功率、求電阻阻值等問(wèn)題，第二問(wèn)需要注意兩個(gè)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．