Question

20．小明和同学在打扫实验室时，发现实验桌上有一个灯泡，灯泡上标明额定电压为4V，额定功率看不清楚．小明很想知道它的额定功率，刚好桌上还有电阻箱、电流表、开关、12V的稳压电源各一个，小明用它们连成了如图所示的电路，其中R为电阻箱，小明测出了电流表示数随电阻箱阻值变化的几组值，并将其记录在如表的表格中．

电流/A	0.90	0.80	0.50	0.36	0.28	0.22
电阻/Q	8	10	20	30	40	50

（1）当电流为0.50A时，电阻箱两端的电压是10V，灯泡的电阻为4Ω．
（2）根据表中数据，请求出小灯泡的额定功率3.2W．
（3）小明的同学发现小明记录的数据中有一个电流值有错误，这个错误数据是0.22A．
（4）小明的同学认为利用图示器材还能进行下列实验，其中无法完成的是C．
A．测量小灯泡正常工作时的电阻         B．探究小灯泡的亮度与灯泡功率的关系
C．探究导体中的电流与电压的关系      D．探究串联电路中电流的特点．

Answer 1

分析 （1）由实验数据知，当电流为0.50A时，电阻箱接入电路的电阻，利用U=IR得到电阻箱两端电压；已知电源电压和电阻箱两端电压，可以得到灯泡两端电压；已知灯泡两端电压和通过的电流，利用R=$\frac{U}{I}$得到灯丝电阻；
（2）灯泡正常发光时，两端电压为额定电压，已知电源电压和灯泡两端电压，可以得到电阻箱两端电压；利用电阻箱两端电压确定表格中电流和电阻的对应关系；已知电路电流和灯泡额定电压，利用P=UI得出额定功率．
（3）确定错误的电流值，应该利用公式I=$\frac{U}{R}$，从电压或电阻两方面分析，已知电源电压不变，所以电流错误从电阻角度考虑．
（4）明确每一个实验的原理和基本实验过程，就能确定正确的选项．

解答 解：
（1）由实验数据知，当电路电流为I=0.5A时，电阻箱接入电路的电阻为R=20Ω，电阻箱两端电压为U_R=IR=0.5A×20Ω=10V；
灯泡两端电压为U_L=U-U_R=12V-10V=2V
所以灯泡的电阻为R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω，
（2）灯泡正常发光时，电阻箱两端电压为U′_R=U-U_额=12V-4V=8V；
因为U=IR，也就是8V=IR，查表知，此时通过电阻箱的电流为0.8A
所以灯泡的额定功率为P_额=U_额I_额=0.8A×4V=3.2W；
（3）由上面的计算知，在电流为0.5A时，灯泡电阻为4Ω，由于灯丝电阻随温度的升高而增大，随电路电流的减小而减小，在最后一组数据中，灯泡电阻应该小于4Ω，而电路电流I=0.22A时，灯泡电阻大于4Ω，所以是此电流值错误．
（4）A、既然能完成上面的第一小题，所以此实验可完成；
B、灯泡亮度决定于实际功率，改变电阻箱接入电路的电阻，灯泡两端电压发生改变，亮度相应改变，所以此实验可完成；
C、探究电流与电压的关系，需要保持电阻一定，而灯泡电阻随电流大小发生改变，所以此实验无法完成；
D、在现有器材中，只要改变电流表的位置，就能探究串联电路电流的特点，所以此实验可完成．
故选C．
故答案为：（1）10；4；（2）3.2；（3）0.22；（4）C．

点评 灯泡电阻随温度的升高而变大，能够考虑到电阻与温度的关系，是第三小题突破的关键．