题目内容

10．按如图的电路图做“测量小电灯的功率”的实验．所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V 的电源、标有“20Ω 1A、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）某学生在实验时，把电流表与电压表的位置交换连接了，闭合开关后会造成D．（填选项前的字母）
A．电流表烧坏      B．电压表烧坏        
C．小电灯烧坏      D．小电灯不亮
（2）另一学生按图连接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数．经检查，导线连接完好，则电路故障是：小电灯断路．排除该故障换用新元件后，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：闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处．
（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表．
电压表的示数
U/V		电流表的示数 I/A小电灯的功率 P/W
2.00.20
2.50.22
3.00.25
3.80.30
4.50.32
①通过如表数据，可算得小电灯的额定功率为1.14W，还可得出关于灯丝电阻的结论是灯丝的电阻随温度的升高而增大；
②当小电灯正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值为7.33Ω．
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，两个灯泡消耗的总功率为1.5W．
（4）在实验室运用该电路还可以做的别的实验有探究电流与导体两端电压的关系、测量灯泡的电阻．

分析 （1）电压表的电阻很大，故把电流表与电压表的位置交换连接后，电路中的电流很小；
（2）根据电路图可知，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，根据灯泡的是否发光和电压表的示数确定电路故障；
开关闭合后，灯闪亮一下后立即熄灭，说明电路电流太大，电路电阻太小造成的，原因可能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）电压表测出灯泡的电压，电流表测出流过灯泡的电流，探究电流与导体两端的电压关系，由欧姆定律可求出灯泡的电阻，因此本实验还可以测灯泡的电阻．

解答 解：（1）把电流表与电压表的位置交换连接后，电压表串联在电路中，电路中电阻较大，电流较小，故灯泡不亮，选D；
（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移到最大阻值处；
 （3）①根据表中数据可：P1=U1I1=2V×0.2A=0.4W，
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；
②根据表中数据可知，当小电灯正常工作时，电流为I=0.3A，
滑动变阻器两端电压为U2=U-U额=6V-3.8V=2.2V，则根据欧姆定律得连入电路的阻值R2=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.3A}$≈7.33Ω．
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，则根据串联电路的电压特点可知，灯泡两端的电压为3V，由表中数据可知，当灯泡两端的电压为3V时，电流I′为0.25A，
则两灯消耗的总功率P=UI′=6V×0.25A=1.5W．
（4）本实验中，电压表测出灯泡的电压，电流表测出流过灯泡的电流，则可以探究电流与导体两端的电压关系和测量灯泡的电阻．   
故答案为：
（1）D；
（2）小电灯断路；闭合开关前滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处；
（3）①0.4；0.55；0.75；1.14；1.44；1.14；灯丝的电阻随温度的升高而增大；②7.33；③1.5．
（4）探究电流与导体两端电压的关系；测量灯泡的电阻．

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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