Question

13．按如图1所示的电路图做“测置小电灯的功率”的实验，所用器材有：标“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D（填选项前的字母）
A．电流表烧坏        B．电压表烧坏        C．小电灯烧坏      D．小电灯不亮
（2）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如表．

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通过表中数据，可算得小电灯的额定功率为1.14W．
②当小电灯正常工作时，连人电路的滑动变阻器的阻值为7.33Ω．
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，两灯消粍的总功率为1.5W．
④小明同学分析表中实验数据后，发现还能求得小灯泡的电阻，于是他分别算出了所给的五种情况下小灯泡的电阻并取平均值．你认为小明同学的做法对吗？请说明理由．
不对，原因是灯丝电阻随温度的升高而增大．
（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，如何测出小电灯的额定功率？在图2虚线框中画出测量电路图．

Answer 1

分析 （1）电压表的电阻很大，故把电流表与电压表的位置交换连接后，电路中的电流很小
（2）①由表格数据读出灯泡正常发光时的电流，由P=UI计算其额定功率；
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值；
③两个相同的这种灯泡串联在6V电源上，可知两灯的实际电压，由此根据表格数据计算实际功率，从而得到总功率；
④灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（3）电源电压为6V，根据串联电路电压特点，当灯泡电压为3.8V，滑动变阻器的电压为2.2V＜3V，可以利用0～3V量程测量滑动变阻器的电压，据此设计电路图．

解答 解：（1）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，电路中电阻较大，电流较小，故灯泡不亮，选D；
（2）①由表中数据可知，灯泡电压3.8V正常发光，此时通过的电流为0.30A，所以灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{额}}{I}$=$\frac{6V-3.8V}{0.30A}$≈7.3Ω；
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后接在6V电源的两端，所以两灯电压各为3V，由表格数据此时灯泡电流为0.25A，
电路的总功率：P_总=UI=6V×0.25A=1.5W；
④由表中数据及R=$\frac{U}{I}$可知，随小电灯电压的增大，通过的电流也增大，但电压变化大于电流变化，所以小电灯电阻变大，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；
故不对，原因是灯丝电阻随温度的升高而增大；
（3）当灯泡正常发光时，即要使灯泡电压为3.8V，则滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，所以把电压表并联在滑动变阻器的两端，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.2V时，即可进行实验．电路图如图所示：

故答案为：（1）D；（2）①1.14；②7.33；③1.5W；④不对，原因是灯丝电阻随温度的升高而增大；（3）电路图如上图所示．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律以及电功率公式的应用、故障分析、求功率、求电阻阻值、数据处理、电路图的设计等问题，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．