题目内容
15．小明按图所示电路图做测量小灯泡电功率的实验，实验室可提供下列器材：A．电流表 B．电压表 C．滑动变阻器R（阻值0～20Ω）
D．电阻为6Ω的待测灯泡L（电阻不随温度变化）
E．电源（电压为4.5V并保持不变） F．开关S及导线若干
（1）连接电路时，开关S应断开，防止因电路短路而损坏仪器；
（2）按图甲所示的电路图，在不改变原有连接情况下，请你把图乙电路连接完整；
（3）若小明连接电路后闭合开关，灯L几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度．原因是变阻器同时接了下面两个接线柱．
（4）根据电路图和实验室提供的器材，可以判断出：实验时通过灯泡的最小电流为0.17A；加在灯泡两端的最大电压为3.6V；
（5）若小明所选电压表的量程为0～3V、电流表的量程为0～0.6A，实验要求测量时通过灯泡的电流至少为电流表满刻度的三分之一，则测出灯泡的功率范围只能是0.24W～1.5W．
分析 （1）为防止短路损坏仪器，在连接电路时，应断开开关；
（2）将电压表与灯泡并联；
（3）移动滑片P也不能改变灯的亮度，可从变阻器的接法考虑；
（4）根据最大电阻值计算最小电流；
（5）当电压表为满量程的$\frac{1}{3}$时，电流表的指针是否在$\frac{1}{3}$量程以上．如果电流表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电压表示数为灯泡的最小电压，根据P=UI能计算灯泡的最小功率，否则不符合要求．
当电流表为满量程的$\frac{1}{3}$时，电压表的指针是否在$\frac{1}{3}$量程以上．如果电压表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电流表示数为灯泡的最小电流，根据P=UI能计算灯泡的最小功率，否则不符合要求．
当电压表为满量程时，电流表的指针是否在13量程以上．如果电流表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电压表示数为灯泡的最大电压，根据P=UI能计算灯泡的最大功率，否则不符合要求．
当电流表为满量程时，电压表的指针是否在$\frac{1}{3}$量程以上．如果电压表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电流表示数为灯泡的最大电流，根据P=UI能计算灯泡的最大功率，否则不符合要求．
解答 解：（1）连接电路时，开关S应断开，防止因电路短路而损坏仪器；
（2）将电压表与灯泡并联，如图所示：
；
（3）若小明连接电路后闭合开关，灯L几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度，可见电路中电阻较大，且变阻器的阻值不变，则可能是变阻器同时接了下面两个接线柱．
（4）当变阻器的阻值为20Ω时，电路中的电流最小，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{6Ω+20Ω}$≈0.17A；
电路中允许的最大电流为0.6A，加在灯泡两端的最大电压为U=IRL=0.6A×6Ω=3.6V；
（5）当灯泡两端电压为1V时（$\frac{1}{3}$量程），灯泡电流为：I1=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{L}}$=$\frac{1V}{6Ω}$≈0.16A＜0.2A（$\frac{1}{3}$量程），不符合题意．
当灯泡中的电流为0.2A时（$\frac{1}{3}$量程），灯泡电流为U1′=I1′RL=0.2A×6Ω=1.2V＞1V（$\frac{1}{3}$量程），符合题意，
所以，0.2A为灯泡的最小电流，
灯泡的最小功率为：P1=U1′I1′=1.2V×0.2A=0.24W．
当灯泡中的电流为0.6A时（满量程），灯泡电压为：U2′=I2′RL=0.6A×6Ω=3.6V＞3V（满量程），不符合题意．
当灯泡中的电压为3V时（满量程），灯泡电流为：I2=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A＜0.6A（满量程），
所以3V为灯泡的最大电压，
灯泡的最大功率为：P2=U2I2=3V×0.5A=1.5W．
故灯泡的功率范围为0.24W～1.5W．
故答案为：（1）短路；（2）见上图；（3）变阻器同时接了下面两个接线柱；（4）0.17；3.6；（5）0.24W～1.5W．
点评 对于移动滑片求电路中电流范围、灯泡电压变化范围、灯泡功率范围的问题，既要照顾到电流表，又要照顾到电压表，都在要求的范围内．当电流表合适时，求出电压表的范围，当电压表合适时，求出电流表的范围，兼顾电压表和电流表是很难的问题．
如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V 0.6W”的字样，R为定值电阻，闭合S1，断开S2，小灯泡正常发光；若再闭合S2，发现电流表示数变化了0.3A，则R的阻值为20Ω；若将该灯泡接到9V电源的电路中使用，为使灯泡正常发光，应给L串联一个30的电阻．
小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数．| 型号 | FED-H50 | 额定电压 | 220V |
| 最大水量 | 50kg | 额定功率 | 1500W |
请问：
（1）这段时间里热水器消耗的电能是多少千瓦时？
（2）该热水器工作了多长时间？在这段时间内电能表的指示灯闪烁了多少次？
（3）若该热水器的电热转化效率为84%，经过这段时间后水的温度升高了多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（4）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，求至少需要燃烧多少千克煤气？（煤气的热值为4.2×107J/kg）
电压表越精密，其内部电阻就越大．这样，当电压表并联接入电路中时，电路的总电阻和电流都不会有明显的变化，可以忽略．但是电压表的接入毕竟使电路有所变化，因此，测量是有误差的，由此引起电压的测量值应该比真实值略小．如图所示，考虑到电压表和电流表内阻测得小灯泡的电阻与实际相比偏小．（选填“大”或“小”）
实验后该同学把自制水气压计改装成了喷雾器，如图所示，他拿掉了自制水气压计的盖子，并利用细管向细管口吹气，空气从小孔迅速流出，容器中的液体就会在大气压的作用下从细管中喷出，该实验运用了流体流速越大的地方压强越小 的物理原理．