Question

19．小明按图示的电路图做测小灯泡额定功率的实验．所用器材有：标有“3.8V”的小灯泡、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．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示数填入表．

电压表示数	电流表示数
2.0V	0.20A
2.5V	0.22A
3.0V	0.25A
3.8V	0.30A
4.5V	0.32A

（1）通过上表数据，小明发现灯丝电阻变化的规律为灯丝的电阻值随其两端的电压、电流值改变，在电压、电流值增大时，灯丝温度升高，电阻变大；
（2）将两个这样相同规格的小电灯串联后接在6V 电源两端，两灯消耗的总功率为1.5W．
（3）若电压表的0～15V 量程已损坏，只能使用0～3V 量程，其它器材不变，为了测出小电灯的额定功率，小明将电压表改接到滑动变阻器两端，若小电灯两端最大可加4.5V电压，为保证实验时测量电路中各元件的安全，参照小明的实验数据，估算滑动变阻器接入电路的阻值的最小应为4.7Ω，最大应为12Ω（保留一位小数）．

Answer 1

分析 （1）分析表中的电压和电流求出小灯泡的电阻，找出灯泡灯丝电阻变化的规律；
（2）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．
（3）根据题意确定滑动变阻器两端的最大电压与最小电压值，由串联电路特点求出相应的灯泡电压，由表中数据找出电压所对应的电流，然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大与最小阻值，然后确定其范围．

解答 解：
（1）根据公式I=$\frac{U}{R}$可得，小灯泡在各电压下的电阻；
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.0V}{0.20A}$=10Ω；R2=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.22A}$≈11.4Ω；R3=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{3.0V}{0.25A}$=12Ω；R4=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{3.8V}{0.30A}$≈12.7Ω；R5=$\frac{{U}_{5}}{{I}_{5}}$=$\frac{4.5V}{0.32A}$≈14.1Ω；由表种数据可以看出，灯丝的电阻值随其两端的电压、电流值改变，在电压、电流值增大时，灯丝温度升高，电阻变大．
（2）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．
（3）当电压表示数为最大值3V时，小电灯两端的电压为6V-3V=3V，由表中数据知，电流为0.25A，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_最大=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω；
当小电灯电压为4.5V时，由表中数据知，电路电流为0.32A，此时滑动变阻器两端电压为
6V-4.5V=1.5V，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_最小=$\frac{1.5V}{0.32A}$≈4.7Ω；
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是4.7Ω～12Ω．
故答案为：（1）灯丝的电阻值随其两端的电压、电流值改变，在电压、电流值增大时，灯丝温度升高，电阻变大；（2）1.5；（3）4.7；12．

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，第二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．