Question

11．在做“測定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用的器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及滑動變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)和導(dǎo)線等．如圖1是沒有連接完的實(shí)物電路．
（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整．
（2）連好電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)很小，其原因可能是（寫出一種即可）滑動變阻器阻值太大（或電壓表選用量程過大）．
（3）經(jīng)適當(dāng)調(diào)整后，閉合開關(guān)，移動滑片P到某處，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右端滑動．
（4）通過移動滑片P，測得多組數(shù)據(jù)，繪制成U-I，圖象如圖2．據(jù)此可計(jì)算出小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動變阻器消耗的功率是0.7W（設(shè)電源電壓保持不變）．
（5）如圖3甲是用電壓表和電流表分別測電阻R₀和燈R_L兩端的電壓和電流的電路圖，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖3乙所示的圖象．
Ⅰ．由此可以得出的結(jié)論是電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
Ⅱ．若將R₀和R_L串聯(lián)在6V的電源兩端時(shí)，電路的總電阻R=15Ω；此時(shí)燈R_L消耗的功率是0.8W．
Ⅲ．若將R₀和R_L并聯(lián)接入電路并調(diào)節(jié)電源的電壓，當(dāng)R₀消耗的電功率為3.6W時(shí)，燈恰好正常發(fā)光，則燈L的額定功率P_L=4.2W．

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡和電流表串聯(lián)，和電壓表并聯(lián)，注意量程和電流的方向；
（2）電壓表指針偏轉(zhuǎn)較小，可能是電壓表量程選的過大，或者是電壓表示數(shù)太�。�
（3）額定功率指燈泡在額定電壓下發(fā)揮的功率，通過移動滑片使小燈泡電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓，這樣計(jì)算出來的功率才是額定功率；
（4）注意題中求的是燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動變阻器的功率，別看成計(jì)算小燈泡的額定功率；
（5）Ⅰ、根據(jù)正比例函數(shù)圖象可以判斷出通過電阻R₀的電流與電壓的關(guān)系；
Ⅱ、由乙圖可知，當(dāng)兩電阻串聯(lián)，通過的電流為0.4A時(shí)，R₀兩端的電壓為4V，R_L兩端的電壓為2V，符合條件，利用歐姆定律求總電阻；
Ⅲ、從圖象中找出一組對應(yīng)的電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出電阻R₀的阻值，根據(jù)電功率公式求此時(shí)兩端的電壓；
因?yàn)闊艉碗娮鑂₀并聯(lián)，可得燈兩端的電壓，即額定電壓，據(jù)圖乙找出額定電壓下的電流，利用P=UI求額定功率．

解答 解：（1）因?yàn)樾�燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程選擇3V，連接后如下圖所示：
；
（2）電壓表選擇量程過大會導(dǎo)致電壓表指針偏轉(zhuǎn)小，電壓值太小也會出現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)小的現(xiàn)象，那就是小燈泡兩端的電壓太小，電路中的電流太小，滑動變阻器接入電路的阻值太大了；
（3）電壓表的示數(shù)顯示2.2V，低于燈泡的額定電壓2.5V，要測量額定功率，必須提高電壓，也就是增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路的阻值，滑片應(yīng)向右移動；
（4）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓是2.5V，從圖上找出2.5V電壓對應(yīng)的電流值是0.2A，電源有四節(jié)干電池串聯(lián)組成，電源電壓是1.5V×4=6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓和電流的特點(diǎn)，滑動變阻器兩端的電壓是6V-2.5V=3.5V，因此滑動變阻器消耗的功率為P=UI=3.5V×0.2A=0.7W．
（5）Ⅰ、由圖乙得出的結(jié)論：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
Ⅱ、兩電阻串聯(lián)，所以通過的電流相等，由乙圖可知，當(dāng)電路中的電流為0.4A時(shí)，R₀兩端的電壓為4V，R_L兩端的電壓為2V，總電壓為6V，
總電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω；
燈泡的電功率P_L=U_LI=2V×0.4A=0.8W；
Ⅲ、由圖可知，當(dāng)R₀兩端的電壓為4V時(shí)，通過的電流為0.4A，所以R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
由P₀=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}^{2}}{10Ω}$=3.6Ω，
所以U=6V，燈的額定電壓為6V，由圖乙可知，當(dāng)U=6V時(shí)，通過燈的電流為0.7A，P_額=UI=6V×0.7A=4.2W．
故答案為：（1）如上圖；（2）滑動變阻器阻值太大（或電壓表選用量程過大）；（3）右；（4）0.7；
（5）Ⅰ、電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；Ⅱ、15；0.8；Ⅲ、4.2．

點(diǎn)評 本題是測定小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物電路的連接，電功率的計(jì)算，要掌握額定功率的含義，本題的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)在最后小題，關(guān)鍵能夠從圖象獲取有用的信息，充分利用好串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)．