题目内容

8．小红、小华两位同学做“用电流表、电压表测电阻”和“测定小灯泡的电功率”的实验．现有如下器材：电压为3伏、6伏的电源各一个，标有“10Ω  1A”、“20Ω  2A”字样的滑动变阻器各一个，标有“2.5V”字样的小灯泡，待测电阻及其它所需器材．他们各自选择不同电源、不同变阻器后，正确连接电路，实验步骤正确，闭合电键后，将电流表的示数记录在各自表格的序号1中．接着各自移动变阻器的滑片，两位同学发现电流表示数都为0.24安时，其中一位同学所做实验的小灯泡恰好正常发光．他们继续完成实验，并记录了相应的实验数据．表一、表二分别是他们的部分数据，其中一位同学将变阻器滑片移动到阻值最小处时记录了实验序号3的数据．
表一 小红
物理量
实验序号		电压U
（伏）		电流I
（安）
10.22
20.24
33.00.26
表二 小华
物理量
实验序号		电压U
（伏）		电流I
（安）
10.14
22.50.24
30.28
①实验“测定小灯泡的电功率”是哪位同学所做？求出小灯泡的额定功率．
②小红同学实验时所选电源电压为多少伏？简述理由．
③请将表一、表二填写完整．

分析 （1）根据“用电流表、电压表测电阻”实验中的电阻是定值，“测定小灯泡的电功率”实验中的电阻是变化的，根据表格一刚闭合开关时电路中电流的数据判断电阻值的变化特点即可得出；
（2）根据电源与变阻器组合使用时测量的电阻不同利用假设法判断；
（3）根据串联电路的特点和欧姆定律分别求出表一、表二中的电压表示数．
根据一位同学将变阻器滑片移动到阻值最小处时电压表示数是电源电压，判断得出表二中的第三次测量中电压表示数．

解答 解：①根据表一数据可知：第三次测量中，电阻R=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{3V}{0.26A}$≈10.7Ω；
由于电源电压为3V和6V，滑动变阻器是“10Ω  1A”和“20Ω  2A”的，
则当小红若是使用电源电压为3V，滑动变阻器是“10Ω  1A”，刚闭合开关时根据串联电路的特点和欧姆定律可知：电阻为R=$\frac{3V}{0.22A}$-10Ω≈3.6Ω；
若是使用电源电压为3V，滑动变阻器是“20Ω  2A”，刚闭合开关时根据串联电路的特点和欧姆定律可知：电阻为R=$\frac{3V}{0.22A}$-20Ω≈-6.4Ω；
当小红若是使用电源电压为6V，滑动变阻器是“10Ω  1A”，刚闭合开关时根据串联电路的特点和欧姆定律可知：电阻为R=$\frac{6V}{0.22A}$-10Ω≈17.3Ω；
若是使用电源电压为6V，滑动变阻器是“20Ω  2A”，刚闭合开关时根据串联电路的特点和欧姆定律可知：电阻为R=$\frac{6V}{0.22A}$-20Ω≈7.3Ω；
由此可知：小红的实验中用电器的电阻值，与最后一次的电阻值都相差不较大，所以，小红做的实验是“测定小灯泡的电功率”；
所以，电流表示数为0.24A时，小灯泡恰好正常发光；则P额=U额I额=2.5V×0.24A=0.6W；
（2）由上分析可知：小红使用器材不是：3V的电源“20Ω  2A”的滑动变阻器；
是由于灯泡的电阻随温度的升高而变大，所以刚闭合开关时灯泡的电阻是比较小的；则小红使用器材不是：6V的电源和“10Ω  1A”的滑动变阻器；
则使用器材是：6V的电源和“20Ω  2A”或3V的电源和“10Ω  1A”的滑动变阻器；
若小红使用器材是：3V的电源和“10Ω  1A”的滑动变阻器；则小华使用器材是：6V的电源和“20Ω  2A”的滑动变阻器；
则小华刚闭合开关时待测电阻的阻值应为R′=$\frac{6V}{0.14A}$-20Ω≈22.9Ω；
表二中第二次测量结果是：R2′=$\frac{{U}_{2}′}{{I}_{2}′}$=$\frac{2.5V}{0.24A}$=-20Ω≈10.4Ω；
由于小华的实验是“用电流表、电压表测电阻”，则电阻值是相同的，由于R′远大于R2′，所以，小华使用器材不是：6V的电源“20Ω  2A”的滑动变阻器；
故小华使用器材是：3V的电源和“10Ω  1A”的滑动变阻器；小红使用器材是：6V的电源“20Ω  2A”的滑动变阻器；
（3）根据串联电路的特点和欧姆定律可知：
表一：
第一次：U1=U-I1R滑2=6V-0.22×20Ω=1.6V；
第二次：是灯泡正常工作；U2=U额=2.5V；
表二：
第一次：U1′=U′-I1′R滑1=3V-0.14×10Ω=1.6V；
第三次：由于其中一位同学将变阻器滑片移动到阻值最小处时，此时电压表示数为电源电压，而小红的实验中虽然第三次的电压表示数为3V，但不是电源电压，所以，将变阻器滑片移动到阻值最小处的是小华同学，故表二中的第三次测量中电压表示数是3V．
答：①实验“测定小灯泡的电功率”是小红做的；小灯泡的额定功率为0.6W；
②小红选用的电源电压U电=6V；
原因是：小华使用器材若是6V的电源和“20Ω  2A”的滑动变阻器；测量的电阻值相差太大；
③录了实验序号3的数据．
表一 小红

物理量
实验序号		电压U
（伏）		电流I
（安）
11.60.22
22.50.24
33.00.26
表二 小华
物理量
实验序号		电压U
（伏）		电流I
（安）
11.60.14
22.50.24
330.28

点评 本题考查“用电流表、电压表测电阻”和“测定小灯泡的电功率”实验的不同，关键是知道用电流表、电压表测电阻的实验中电阻是定值，测定小灯泡的电功率的实验中灯泡的电阻是变化的．

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导     线     规     格
导线横截面积S/mm22.54610
安全载流量I/A28374768
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