Question

2．按图示的电路图做“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”的滑动变阻器、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C．（填选项前的字母）
A．电流表烧坏　　B．小电灯烧坏　 C．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：灯泡断路．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：开关闭合前没有将滑动变阻器的滑片放在阻值最大值处．
（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下表．

电压表的示数U/V	电流表的示数I/A	小电灯的功率P/W
2.0	0.20
2.5	0.22
3.0	0.25
3.8	0.30
4.5	0.32

①通过上表数据，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7.3Ω．
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，两灯消耗的总功率为1.5W．

Answer 1

分析 （1）连接电路时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相当于断路，所以电路中没有电流，灯泡不发光；
（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由串联电路特点和欧姆定律计算灯正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值．
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．

解答 解：（1）连接电路时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相当于断路，所以电路中没有电流，因此电表和用电器都不会被烧坏，但灯泡不发光，故选C；
（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放到最大阻值处；
 （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由串联电路特点可得，此时滑动变阻器连入电路阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{4}}$=$\frac{U-{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{6V-3.8V}{0.30A}$≈7.3Ω．
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．
故答案为：（1）C；（2）灯泡断路；开关闭合前没有将滑动变阻器的滑片放在阻值最大值处；（3）0.4；0.55；0.75；1.14；1.44； ①1.14；灯丝电阻随温度的升高而增大；②7.3③1.5．

点评 本题考查了学生对数据的处理能力、求功率、求电阻阻值等问题，第三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．