Question

1．某小组用下列器材做“测定小灯泡电功率”的实验：电源（电压约为6V）、标有“2.5V”字样小灯泡一只、开关一只、“5Ω 1A”和“20Ω 1A”滑动变阻器各一只、电流表和电压表各一只、导线若干．

（1）将甲图中实验电路连接完整．
（2）正确连接电路后，将滑片置于正确位置，闭合开关，电流表和电压表如图乙所示．电流表的示数为0.3A，此时灯丝的电阻为10Ω，为了保证小灯泡不被损坏，接下来应该进行的操作是断开开关．
（3）小华经过思考发现了问题，对实验器材进行了调整．小华做的调整是换用“20Ω1A”滑动变阻器．
（4）下列数据是四位同学算出的小灯泡的额定功率，其中可能正确的是B．
A．0.625W     B．0.70W     C．0.75W      D．0.90W．

Answer 1

分析 （1）电压表和小灯泡并联，滑动变阻器串联在电路中，接线要一上一下；
（2）弄清楚电流表和电压表的量程、分度值，再读数；根据I=$\frac{U}{R}$求出电阻值；在电路出现意外情况时，首先要断开开关，然后检查出现的故障；
（3）要测量灯泡额定功率，两端电压必须达到额定电压．串联电路用电器两端电压与其阻值成正比，要增大滑动变阻器两端电压，可以增大滑动变阻器接入电路的电阻；
（4）要测量灯泡的额定功率，必须使灯泡两端电压等于额定电压，并测量出通过灯泡的电流，利用公式P=UI计算出额定功率．

解答 解：（1）电压表和小灯泡并联，滑动变阻器串联在电路中，接线要一上一下，如下图：

（2）由图知，电压表选择的0-3V量程，对应的分度值为0.1V，此时的示数是3V；电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，读数为0.3A；
灯丝的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
小灯泡的额定电压是2.5V，为了保证小灯泡不被损坏，所以要立即断开开关，查找问题所在；
（3）在串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，要使灯泡两端电压达到额定电压，滑动变阻器要分担较大的电压，所以滑片应向右滑动，由上“将滑片移至正确位置”，也就是滑动变阻器全部接入电路了，此时灯泡两端电压仍然大于额定电压，也就是滑动变阻器两端电压仍然较小，所以需要更换更大阻值“20Ω1A”的滑动变阻器重新实验；
（4）通过用电器的电流随用电器两端电压的增大而增大．由图乙知，当灯泡两端电压超过3V时，通过的电流为0.3A，所以当灯泡两端电压为2.5V时，通过的电流一定小于0.3A，所以额定功率一定小于P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．因此排除C、D选项；
另外，由图乙得到灯泡的电阻为$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，假设灯丝电阻不变，当两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为I′=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，相应的实际功率为P′=U′I′=2.5V×0.25A=0.625W；但由于灯丝电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，所以当灯泡两端电压为2.5V时，通过的电流一定大于0.25A，所以额定功率一定大于0.625W．选项A错误，B正确．
故答案为：（1）见上图；（2）0.3；10；断开开关；（3）换用“20Ω 1A”滑动变阻器；（4）B．

点评 此题考查了实物图的连接，滑动变阻器的选择、额定功率的测量以及电阻与温度的关系．其中最后一问属于易错题，出错的地方是误认为不同电压下的灯丝电阻不变，得到灯泡的额定功率为0.625W．