Question

17．小华和小红同学做“测定小灯泡的电功率”实验，现有电源（电压为1.5V的整数倍且保持不变）、滑动变阻器有A、B两个待选（A标有“10Ω  1A”字样、B标有“20Ω   2A”字样），电流表、电压表（只有0～3伏档完好）、待测小灯泡（标有“0.3A”字样）、电键以及导线若干．小华正确连接电路，实验步骤正确，闭合电键时电表的示数如图1所示（a）、（b）所示．
①实验中所用电源的电压为4.5伏，选用的滑动变阻器为A（选填“A”或“B”）．
②实验中他们发现闭合电键后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数满刻度时，小灯泡仍无法正常发光，小华提出用刚闭合电键时所测数据先计算出小灯泡的电阻R_L，再根据p_额=I²R_L计算小灯泡的额定功率．你认为此方法是否可行，请简述理由不可行，因灯的电阻随温度的变化而变化．
③小红认为只要适当调整电路即可测出小灯泡的额定功率，她按照自己的想法继续试验，根据观察到当电流表的示数为0.3A的现象，即可判断小灯泡正常发光，此时电压表的示数如图2所示，则小灯泡的额定功率为1.14瓦．

Answer 1

分析 ①由图中电流表选用的小量程读数，由电压表选用小量程读数，为保护电路，连接电路时，变阻器的最大电阻连入电路中，根据欧姆定律和串联电路电压的规律，电源电压U=U_表+U_滑，分类讨论选用的符合条件（电压为1.5V的整数倍且保持不变）的变阻器；
②根据题目条件，分析刚闭合电键时灯的电压与额定的额定电压的关系，根据灯丝的电阻随温度的升高而变化，分析判断刚闭合电键时所测数据先计算出小灯泡的电阻R_L与正常发光时的电阻大小关系，据此分析回答；
③当通过灯的电流额定电流0.3A时，灯正常发光；根据串联电路电压的规律确定变阻器分得的电压范围，将电压表并联在变阻器两端，根据图2电压表小量程读数，确定灯的额定电压，根据P_额=U_额I_额=求灯的额定功率．

解答 解：①由图中电流表选用的小量程的分度值为0.02A，电流表示数为0.22A；
电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.3V；
为保护电路，连接电路时，变阻器的最大电阻连入电路中，根据欧姆定律和串联电路电压的规律，
电源电压U=U_表+U_滑=U_表+IR_滑=2.3V+0.22A×R_滑，
若用“10Ω 1A”字样的变阻器，则电源电压U=4.5V，符合题意；
若选用“20Ω 2A”字样的变阻器，则电源电压U=6.7V，符合题意；
故实验中所用电源的电压为4.5伏，选用的滑动变阻器为A；
②闭合电键时灯的电压为2.3V，小于灯的额定电压2.5V，当灯的电压变为2.5V时，根据通过灯的电流随电压的增大而增大，根据P=UI灯的功率增大，温度升高，故灯丝的电阻变大，因此，刚闭合电键时所测数据先计算出小灯泡的电阻R_L，再根据p_额=I²R_L计算小灯泡的额定功率小于灯的额定功率，不可行；
③当通过灯的电流额定电流0.3A时，灯正常发光；
因当电压表的示数满刻度时，即为3V时小灯泡仍无法正常发光，说明灯的额定电压大于3V，根据串联电路电压的规律，则变阻器的电压为：
U′_滑=4.5V-U_额＜1.5V，故可将电压表并联在变阻器的两端，由图2知，电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为0.7V，则灯的额定电压：
U_额=U-U′_滑=4.5V-0.7V=3.8V，
灯的额定功率：
P_额=U_额I_额=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案为：①4.5；A；②；不可行，因灯的电阻随温度的变化而变化；③当电流表的示数为0.3A；1.14．

点评 本题测定小灯泡的电功率，考查对器材的选择、电表读数、影响电阻大小的因素及串联电路的规律及欧姆定律运用及分类讨论的解是思想，关键是发掘题中隐含的条件．有难度．