题目内容

12．小明在“测量小灯泡的功率”的实验中，所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小灯泡、电压恒为6V的电源、标有“20Ω1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0-0.6A、0-3A）、电压表（量程为0-3V、0-15V）、开关及导线若干．
（1）请你根据图甲的电路图，将图19乙中的实物连接成完整的实验电路．
（2）小明按图连接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片从最右端移到最左端，该过程中灯不亮，电压表有较大的示数．经检查，导线连接完好，则电路故障可能是：灯泡断路．排除故障后，闭合开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：滑片没有放到最大阻值处．
（3）小明同学按电路图正确连接电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入下表．通过表中数据，可算得小灯泡的额定功率为1.14W，小明计算小灯泡电阻时发现电阻值不同，理由是灯丝电阻随温度的升高而增大
电压表的示数U/V电流表的示数I/A小电灯的功率P/W
2.00.200.40
2.50.220.55
3.00.250.75
3.80.301.14
4.50.321.44
（4）若电压表的0-15V量程已损坏，只能使用0-3V量程，其它器材不变，如何测出小灯泡的额定功率？
①画出测量电路图：
②若小灯泡两端最大可加4.5V电压，为保证实验时你所设计的测量电路中各元件的安全，参照小明的实验数据，估算滑动变阻器接入电路的阻值范围应为4.7～12Ω．

分析 （1）因为灯泡的额定电压为3.8V，电压表选大量程且与灯泡并联；滑动变阻器接线遵循“一上一下”的原则．
（2）电压表约等于电源电压，则可能是与其并联的灯泡断路；灯泡被烧坏，说明灯泡两端的电压过大，从而可得滑动变阻器的滑片未移至最大阻值处．
（3）①根据P=UI分别求出灯泡在不同电压下的功率；当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡的实际功率等于灯泡的额定功率；灯丝的电阻随温度的升高而增大．
②灯泡正常发光时，与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V，则根据欧姆定律即可求出滑动变阻器连入电路的阻值．
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端，则每个灯泡两端的电压为3V，由表格数据找出灯泡两端的电压为3V时的电流，即可根据P=UI求出总功率．
（4））①将电压表（小量程）与滑动变阻器并联即可；
②滑动变阻器两端的电压允许的范围为1.5V～3V，滑动变阻器的电流与灯泡对应电压时的电流相同，故可求出滑动变阻器的阻值范围．

解答 解：（1）电压表选大量程且与灯泡并联，滑动变阻器接线上面的接线柱任选其一，实物图连接如下：

（2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，灯不亮，电压表有较大的示数，说明电路故障为断路，并且电压表与电源两极相连，故小电灯断路；开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处．
（3））①根据表中数据可知：
P1=U1I1=2V×0.2A=0.40W，
P2=U2I2=2.5V×0.22A=0.55W，
P3=U3I3=3V×0.25A=0.75W，
P4=U4I4=3.8V×0.3A=1.14W，
P5=U5I5=4.5V×0.32A=1.44W；
当灯泡两端电压为3.8V时，灯泡的实际功率等于额定功率，即1.14W；
由表中数据及R=$\frac{U}{I}$可知，随小电灯电压的增大，小电灯电阻变大，这是因为：随电压增大、电流随之增大，小电灯的实际功率P=UI也增大，灯的温度升高，由此可见：灯丝电阻随温度的升高而增大．
（4）电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路，电压表并联在滑动变阻器两端，如图所示：

当灯泡正常发光时，灯泡和滑动变阻器串联在电路中，电源电压为6V，要使灯泡电压为3.8V，滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V，把电压表并联在滑动变阻器的两端，移动滑动变阻器的滑片，示数为2.2V时，灯泡正常工作．
a、当电压表示数为最大值3V时，小电灯两端的电压为6V-3V=3V，由表中数据知，电流为0.25A，此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑1=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω；
b、当小电灯电压为4.5V时，由表中数据知，电路电流为0.32A，此时滑动变阻器两端电压为6V-4.5V=1.5V，此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑2=$\frac{1.5V}{0.32A}$≈4.7Ω；
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是4.7Ω～12Ω；
故答案为：（1）如图所示．
（2）灯泡断路；滑片没有放到最大阻值处．
（3）0.40；0.55；0.75；1.14；1.44．
（4）①如图所示．②4.7～12．

点评 本题考查了故障分析、求功率、求电阻阻值、数据处理等问题，最后一问需要注意两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端，灯泡两端的电压为3V，电流需要从数据中判断．

练习册系列答案
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17．在“探究电流跟电压、电阻的关系”的实验中，同学们设计了如图所示的电路，R为定值电阻，实验数据记录在表1和表2中．
表1表2
R=10Ω电压/V1.02.03.0U=3V电阻/Ω51015
电流/A0.100.200.30电流/A0.600.300.20
（1）在研究电流跟电阻的关系时，先用5Ω的定值电阻进行实验，使电压表的示数为3V；再换用10Ω的定值电阻时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，闭合开关后，电压表的示数将大于3V（选填“大于”、“小于”或“等于”），此时应向右移动滑片（选填“左”或“右”），使电压表的示数为3V．
（2）从表1和表2的数据归纳得出的公式是I=$\frac{U}{R}$．
4．小明做“测定小灯泡的电功率”实验，现有电源（电压为1.5伏的整数倍）、标有“0.3安”字样的待测小灯泡、电流表、标有“50Ω 2A”、“20Ω 2A”滑动变阻器各一个、电键以及导线若干，小灯泡的额定功率不大于1瓦．小明选取其中一个滑动变阻器连接了一个电路，并将变阻器的滑片置于阻值最大处．小明发现闭合电键前，小灯泡已经发出比较暗的光，闭合电键后，小灯泡不亮，电流表示数为0.3安．经过思考，小明断开电键，移动滑片，当小灯泡正常发光时，滑片恰好在中点上．
①请画出小明的实验电路图
②请根据相关信息计算小灯的额定功率．
1．在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、小灯泡正常发光时电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
（2）闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片P应位于A（选填“A”或“B”）端．
（3）小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）小向同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是小灯泡断路．
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