Question

如图是小芳同学用伏安法测小灯泡电功率的实验中，尚未连接完整的实物电路图．要求：
（1）已知小灯泡的额定电压为3.8伏，电阻约为10欧，请用笔代替导线把图中的实物电路连接完整．
（2）在实验中，小芳同学遇到下表所列的两个问题，请你帮她把解决方法填写在表中对应的空格里．

实际问题	解决方法
1．闭合开关，电流表指针向左偏转，电压表指针向右偏转，奇怪！
2．闭合开关后，电压表示数只有2伏，老师要求我测小灯泡的额定功率，该怎么办呢？

（3）小明为了研究某一特殊材料制成的导体元件L的电学特征，通过实验，测得通过该元件的电流I与加在它两端电压U的实验数据如下表所示：

U/V		1	2	3	4	5
I/（10-3A）		20	80	180	320	500

若他将导体元件L与R串联在同一电源（电压为6V）上，当串联的电阻器阻值R是______Ω时，导体元件L消耗的电功率是电阻R消耗的电功率的2倍？

Answer 1

【答案】分析：（1）本题实物连接从以下三方面考虑：
由灯泡额定电压确定电压表的量程，电压表并联在灯泡的两端，
根据额定电压和电阻，利用欧姆定律求出电流，确定电流表量程，电流表串联在电路中，
滑动变阻器已经选择了下面接线柱，上面任意一个接线柱，把滑动变阻器串联在电路中．
（2）由电压表和电流表的指针偏转情况来判断正负接线柱接的是否正确，
电压表并联在灯泡的两端，要测灯泡的额定功率，灯泡需在3.8V工作，要使灯泡电压从2V增大到3.8V，要增大电路电流，减小电路总电阻．
（3）R与L串联在电路中，U_R+U_L=6V，U_L=2U_R ，求得U_L和U_R．
R在表格中查得U_L对应下的电流，求R_L 和R．
解答：解：（1）灯泡的额定电压为3.8V，电压表选择0～15V，电压表并联在灯泡两端，
I===0.38A，所以电流表选择0～0.6A，电流表串联在电路中，
滑片已经选定了下面接线柱，再任意选择上面一个接线柱，如图：

（2）问题1、电流表指针左偏，说明正负接线柱接反了，对调电流表的正负接线柱可能解决问题，
问题2、要测灯泡额定功率，灯泡要在额定电压3.8V下工作，灯泡电压要由2V增大到3.8V，电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器电阻要减小，所以滑片要左移使灯泡两端的电压为3.8V，读出电流表的示数．

实际问题	解决方法
1．闭合开关，电流表指针向左偏转，电压表指针向右偏转，奇怪！	将电流表的正、负接线柱的连线对换
2．闭合开关后，电压表示数只有2伏，老师要求我测小灯泡的额定功率，该怎么办呢？	将滑动变阻器的滑片左移，使电压表的示数为3.8V，再读电流表的示数

（3）L与R串联，电流之比1：1，电功率之比2：1，
===，所以U_L=2U_R，
所以U_L+U_R=6V…①
U_L=2U_R …②
由①②式解得：U_R=2V，U_L=4V，
由表格知：U_L=4V时，I_L=0.32A 所以R_L===12.5Ω
所以R====6.25Ω
故答案为：（1）如上面实物图连接图；（2）如上面表格；（3）6.25Ω．
点评：掌握由灯泡的额定电压确定电压表的量程，由I=或I=确定电流表的量程，根据电路中出现的问题能分析电路故障，排除故障，根据串联电路电流特点、电压特点和给定功率的关系，确定电阻大小．本题综合性非常强，难度很大．