Question

【題目】某小組同學(xué)到實驗室做“測定小燈泡額定功率”的實驗，被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω。實驗室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0~0.6A 0~3A）、電壓表（0~3V 0-15V）、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干，滑動變阻器三只：R1（5Ω 0.5A）、R2（30Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A），同學(xué)們設(shè)計的電路如圖.

（1）如圖甲是小聶畫出的實驗電路圖，請你根據(jù)電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他將圖乙中未完成的電路連接好，要求：滑動變阻器的滑片向右移動時，連入電路的阻值變小，導(dǎo)線不能交叉；

（____________）

（2）滑動變阻器應(yīng)選用_________ （選填“R1”“R2”或“R3”）；

（3）連接好電路，正確操作，移動滑動變阻器的滑片P，小婕發(fā)現(xiàn)燈泡忽亮忽暗，則故障可能____；

A.滑動變阻器滑片接觸不良 B.小燈泡短路

C.滑動變阻器短路 D.滑動變阻器斷路

（4）下表為該小組的實驗記錄分析表：

實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額==1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

鄢老師認(rèn)為該小組的數(shù)據(jù)處理過程有錯誤，你認(rèn)為錯誤之處是________，正確的測量結(jié)果是_________W；

（5）聰明的小川同學(xué)在進(jìn)行實驗時發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，當(dāng)小燈泡兩端電壓為額定電壓一半時小燈泡的功率為P1，當(dāng)通過小燈泡的電流為額定電流的一半時小燈泡的功率為P2，則P1_________P2（選填“大于”、“等于”、“小于”）；

（6）同組的小楊有一個小燈泡，但是小燈泡上所標(biāo)額定電壓模糊不清（如圖），已知小燈泡的額定功率在不超過1W，為了得到該小燈泡的額定功率，小楊經(jīng)過思考后利用手中的器材進(jìn)行了如下實驗

更換電源（電壓為1.5V的整數(shù)倍且保持不變），將小燈泡重新連接電路進(jìn)行實驗，移動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)分別為3.5V、3.2V和3V，并記錄相應(yīng)的電流表示數(shù)。實驗數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)以上信息求解：

①小楊所用的電源電壓U=_________V；②燈泡的額定功率為_________ W.

實驗序號	電壓U/V	電流I/A
1	3.5	0.30
2	3.2	0.31
3	3	0.32

Answer 1

【答案】 R2 A 取不同電壓下的功率的平均值 1.52 大于 6 0.75

【解析】

(1)[1]根據(jù)題意知道，滑動變阻器右下方接線柱與燈泡串聯(lián)，電路如下：

(2)[2]燈泡的額定電壓為3.8V，燈泡正常工作時，電路電流約是：

，

則滑動變阻器兩端電壓是：

U′=U-UL =6V-3.8V=2.2V。

滑動變阻器電阻是：

，

所以，“5Ω 0.5A”滑動變阻器的電阻太小，“500Ω 1A”滑動變阻器的電阻太大，不能滿足實驗需要，即選擇“30Ω 0.5A”的滑動變阻器R2；

(3)[3]連接好電路，正確操作，移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)燈泡忽亮忽暗，則說明故障可能滑動變阻器滑片接觸不良，故A符合題意；

(4)[4]由于燈泡的實際功率不是定值，所以，不能通過求平均值的方法來求功率；該小組數(shù)據(jù)處理過程是錯誤的；

[5]額定功率等于燈泡正常工作時的實際功率，即實際電壓為3.8V時的實際功率1.52W

(5)[6]由于燈泡電阻隨溫度升高而增大，由知道，燈泡實際電壓為其額定電壓一半時，它的實際功率P1＞P額，由P=I2 R知道，實際電流等于額定電流一半時，實際功率P2 ＜P額 ，即P1 大于P2；

(6)[7]由歐姆定律U=IR知道，當(dāng)電路的電流變大時，燈的電壓變大，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知道，變阻器的電壓變小，由表中數(shù)據(jù)知道，電壓表示數(shù)越小，而電流越大，說明電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端了；同組的小楊有一個小燈泡，但是小燈泡上所標(biāo)額定電壓模糊不清（如圖丙），但可知燈的額定電流為0.3A，燈的額定電壓小數(shù)部分為5；又因為小燈泡的額定功率不超過1W，由P=UI知道，燈的額定電壓是：

；

即燈的額定電壓小于3.3V，由于燈的額定電壓小數(shù)部分為5，故燈泡的額定電壓可能為0.5V、1.5V、2.5V；由于電源電壓為1.5V的整數(shù)倍且保持不變，故電源電壓可能為4.5V和6V；

若電源電壓為4.5V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知道，燈的第一次電壓是：

4.5V-3.5V=1V，

同理，第二、三次的電壓為1.3V和1.5V，由題意知道，當(dāng)燈的電壓為1V時，電流為額定電流0.3A，故燈泡的額定電壓不可能為0.5V和1.5V；

若電源電壓為6V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的第一次電壓為：

6V-3.5V=2.5V，

同理，第二、三次的電壓為2.8V和3V，由題意知道，燈的額定電壓可能為2.5V（3V、2.8V都大于2.5V）；

綜上所述，電源電壓只能為6V，燈的額定電壓只能為2.5V，燈的額定電流為0.30A；

[8]由知道，燈的額定功率是：

P=UL IL =2.5V×0.3A=0.75W。