Question

【题目】为了研究小灯泡在不同电压下工作时（实际电压不允许超过额定电压的五分之一），消耗的电功率是否相同，某同学选取一个额定电压为2.5V的小灯泡。

（1）请你帮他设计电路，并画出电路图；

（________）

（2）他还准备了：蓄电池（6V），电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、滑动变阻器R1（10Ω 0.6A）、滑动变阻器R2（50Ω 0.6A）、开关、导线若干。为了完成实验，应选择滑动变阻器_____接入电路，电压表选用_____量程；

（3）由实验测得，通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示。由图可知，小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是_____A，此时消耗的电功率为_____W；

（4）通过数据分析可以得出：_____。

Answer 1

【答案】 R2 0﹣3V 0.2 0.5 小灯泡在不同电压下的功率不同

【解析】

（1）由实验目的确定要测量的量结合归纳法，据此画出电路图；

（2）（3）灯在额定电压下灯正常发光，根据通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线找到，小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流，此时消耗的电功率为P＝ULI求灯的额定功率；根据欧姆定律求灯正常发光时的电阻大小，根据串联电路电压的规律和分压原理确定灯正常发光时变阻器连入电路中的电阻大小确定变阻器的规格；

（4）分别求出灯在不同电压下的功率得出结论。

（1）研究小灯泡在不同电压下工作时（实际电压不允许超过额定电压的五分之一），消耗的电功率是否相同，故应用电压表测量出灯电压，用电流表测出此时灯的电流，根据P=UI求灯的实际功率，为得出普遍性的规律，要多次测量，故要将滑动变阻器串联在电路中，如下所示：

（2）（3）灯在额定电压下灯正常发光，由通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线可知，小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是0.2A，此时消耗的电功率为：

P=ULI=2.5V×0.2A=0.5W；

灯正常发光时的电阻：

，

灯正常发光时变阻器分得的电压：U滑=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V，

变阻器连入电路中的电阻为：，

故选用（50Ω 0.6A）滑动变阻器R2；

因灯的额定电压为2.5V，又实际电压不允许超过额定电压的五分之一，即，故灯的实际电压不超过3V，故电压表选用0～3V量程；

（4）由图中数据可知，灯的电压为U1=1.5V时，通过的电流为I1=0.15A，灯的实际功率：

P1=U1I1=1.5V×0.15A=0.225W；

同理，当灯的电压为3V时，通过的电流约为0.22A，灯的实际功率为0.66W，

小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是0.2A，此时消耗的电功率为P=ULI=2.5V×0.2A=0.5W；

所以，小灯泡在不同电压下的功率不同。