Question

為了測定額定電壓為2.5V的小燈泡的功率，現提供如下器材：電壓表（量程有“0～3V”和“0～15V”），電流表（量程有“0～0.6A”和“0～3A”），滑動變阻器（規格分別為“10Ω lA”、“20Ω 2A”、“50Ω 1.5A”），開關，學生電源和若干條導線．
小明連接完電路后閉合開關，把滑動變阻器的滑片從一端移到另一端的過程中，測得了如下表所示的六組數據．若燈泡電阻和電源電壓在實驗過程中不變，請你根據這些數據，解答下列問題：

實驗次數	1	2	3	4	5	6
電壓表示數	3.0	2.8	2.5	2.0	1.8	1.5
電流表示數I/A	0.10	0.12	0.15	0.20	0.22	0.25

（1）在導體電阻一定時，導體中的電流應隨導體兩端電壓的增大而增大，可實驗中電壓表的示數越大，電流表的示數卻越小，其原因可能是：______．
（2）該實驗中所用電源電壓是______ V，燈泡的電阻是______Ω．
（3）該燈泡的額定功率應當是______ W．
（4）從實驗數據來看，小明所選的滑動變阻器的規格應當是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）伏安法測燈泡電阻的實驗中，如果電壓表并聯在燈泡兩端，滑動變阻器阻值減小時，總電阻減小，電流增大，燈泡電壓增大，電流表示數和電壓表示數都增大．如果電壓表并聯在滑動變阻器兩端，滑動變阻器阻值減小時，總電阻減小，電流增大，燈泡電壓增大，滑動變阻器電壓減小，電流表示數增大，電壓表示數減小．
（2）任取表格中兩組電壓表和電流表的示數，根據歐姆定律和串聯電路的電壓特點分別表示出電源的電壓，聯立方程即可求出電源的電壓和燈泡的電阻．
（3）根據串聯電路的電壓特點求出燈泡正常工作時滑動變阻器兩端的電壓，由表格得出此時電路中的電流即為燈泡的額定電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率．
（4）有表格中數據可知，當電壓的示數即滑動變阻器兩端的電壓為3V時，通過的電流為0.1A，根據歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的電阻，即可判斷其規格．
解答：解：（1）移動滑動變阻器滑片，電路電流增大，燈泡電壓增大，電源電壓不變，滑動變阻器電壓減小，測量過程中電壓表和電流表的示數變化相反，原因為電壓表并聯在滑動變阻器兩端．
（2）當電壓表的示數為U₁=3V時，電路中的電流I₁=0.1A，則電源的電壓U=U₁+I₁R_L=3V+0.1A×R_L，
當電壓表的示數為U₂=2.8V時，電路中的電流I₂=0.12A，則電源的電壓U=U₂+I₂R_L=2.8V+0.12A×R_L，
聯立等式可得：U=4V，R_L=10Ω．
（3）燈泡正常工作時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L額=4V-2.5V=1.5V，
有表格可知，燈泡的額定電流I_L額=0.25A，
燈泡的額定功率P_L額=U_L額I_L額=2.5V×0.25A=0.625W．
（4）由表格數據可知，當滑動變阻器兩端的電壓為U₁=3V時，電路中的電流I₁=0.1A，
滑動變阻器接入電路的阻值R_滑===30Ω＞10Ω，
故滑動變阻器的規格為50Ω 1.5A．
故答案為：（1）電壓表并聯在滑動變阻器兩端了；（2）4；10；（3）0、625；（4）50Ω  1.5A．
點評：本題學生一般容易出錯，電源的電壓和滑動變阻器規格的確定都是個難點，在類似的實驗題目中，不直接告訴我們選擇的量程，要根據相關的參數進行計算分析，考查了學生知識的綜合運用和分析的能力．