Question

7．两组同学想研究“灯泡亮度改变时电功率的变化”情况，提供的器材有：两个实验室用的小灯泡（一个字迹模糊，一个标有“1.5V”）、两种规格滑动变阻器（“0-15Ω”、“0-25Ω”）．电源（电压相等且保持不变）、电流表和电压表、开关、导线若干．
（1）电路连接正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来进行的有效操作是C．
A、检查滑动变阻器是否断路     B、检查小灯泡是否断路
C、移动滑动变阻器滑片        D、检查开关是否接触良好
（2）两组同学连接好电路后，调节滑片过程中电表示数和灯的亮度都发生变化，当滑动变阻器滑片位置都恰好在中点时，电压表示数均为1.5V，电流表示数也相同（如图a所示），此时甲组的灯泡比乙组的暗．
①电流表读数为0.2A．
②标有1.5V的灯是甲（选填“甲”或“乙”）．
（3）请在图b中将乙组同学设计的电路图补充完整，乙组同学所选用的滑动变阻器规格为15Ω，2A．
（4）两组同学所使用的电源电压是3V，乙组同学所测灯泡的电功率为0.5W．

Answer 1

分析 （1）发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，电路电流太小，应调节滑动变阻器，减小电路电阻，使电路电流变大，观察灯是否能发光．
（2）①已知电流表所选量程为0～0.6A，分度值为0.02A，根据指针位置读数．
②根据甲组的灯泡比乙组的暗，可知乙组同学选用的灯泡是1.5V，
（3）首先根据“当两组电路的灯泡都正常发光时，恰好滑动变阻器的阻值均为最大值的一半，电压表示数均为1.5V，电流表示数均为0.2A，求出选用的变阻器的规格，从而确定电压表的位置．
（4）根据甲组的灯泡比乙组的暗，可知乙组同学选用的灯泡是1.5V，根据串联电路的电压特点，可求得乙组同学所使用的电压，再利用P=UI可求得甲组同学所测得的电功率．

解答 解：（1）电流表、电压表均有示数，说明电路不存在断路，灯泡不发光，可能是电路电流太小，电路总电阻太大，接下来的操作是：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，选C．
（2）①已知电流表所选量程为0～0.6A，分度值为0.02A，由指针位置可得，电流表读数为0.2A；
②滑片P位于中点，电流表示数相同，电源电压相同，说明电路的总电阻相同，与变阻器阻值小的串联灯泡电阻大，变阻器阻值大的串联灯泡电阻小，所以与变阻器阻值小的串联的灯泡实际电功率大而亮是乙组．乙组变阻器两端电压U_乙=IR_乙=0.2A×7.5Ω=1.5V，甲组变阻器两端电压U_甲=0.2A×12.5Ω=2.5V．
（3）由题意可知，“当两组电路的灯泡都正常发光时，恰好滑动变阻器的阻值均为最大值的一半，电压表示数均为1.5V，电流表示数均为0.2A”，则
U₁=$\frac{{R}_{1}}{2}$I=$\frac{15}{2}$Ω×0.2A=1.5V，
U₂=$\frac{{R}_{2}}{2}$I=$\frac{25}{2}$Ω×0.2A=2.5V，
由此可知甲组同学选用的变阻器的规格为25Ω，2A，且电压表并联在滑动变阻器两端，电路图如图所示．

（4）由甲组同学选用的变阻器的规格为（25Ω，2A），可知，乙组同学选用的灯泡是1.5V，选用的变阻器的规格为15Ω，2A，
则由欧姆定律可知，乙组同学实验中，滑动变阻器两端电压为U₁=$\frac{{R}_{1}}{2}$I=$\frac{15}{2}$Ω×0.2A=1.5V，则电源电压U=U₁+U_灯泡乙=1.5V+1.5V=3V，
甲组同学所测得的灯泡两端电压U_灯泡甲=U-U₂=3V-1.5V=1.5V，
电路的电源电压相同，可知乙组灯泡两端电压2.5伏，甲组灯泡两端电压1.5伏，电源电压4伏，乙组灯泡的电功率P=U_灯泡乙I=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：（1）C；（2）①0.2；②甲；（3）见上图；15Ω，2A；（4）3；0.5．

点评 本题考查了补全电路图、求电源电压，本题难度较大，是一道难题，只有认真分析题意、应用串联电路规律、电功率公式才可以正确解题．