Question

6．按照如圖所示的電路圖做“測量小電燈的功率”的實驗，所用器材有：標有“3.8V”字樣的待測小電燈、電壓恒為6V的電源、標有“20Ω  1A”的滑動變阻器、電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、電壓表（量程為0～3V、0～15V）、開關及導線若干．
（1）某學生在實驗時，把電流表與電壓表的位置交換連接了，閉合開關后會造成D．
A、電流表燒壞    B、電壓表燒壞     C、小電燈燒壞    D、小電燈不亮
（2）另一學生按圖連接電路后，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數．經檢查，導線連接完好，則電路故障是小燈泡斷路，排除該故障換用新元件后，閉合開關時，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，該學生在操作過程中的不當之處是閉合開關前滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處．
（3）小明同學按電路圖正確連接電路后，閉合開關，從大到小調節(jié)滑動變阻器的阻值，并將正確操作下的電壓表和電流表的示數填入下表．

電壓表的示數U/V	電流表的示數I/A	小電燈P/W
2.0	0.20
2.5	0.22
3.0	0.25
3.8	0.30
4.5	0.32

①通過上表數據，可算得小電燈的額定功率為1.14W，還可得出關于燈絲電阻的結論是燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
②當小電燈正常工作時，連入電路的滑動變阻器的阻值為7.33Ω．
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯后直接接在6V電源的兩端，兩燈消耗的總功率為1.5W．

Answer 1

分析 （1）電壓表的電阻很大，故把電流表與電壓表的位置交換連接后，電路中的電流很��；
（2）根據電路圖可知，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，電路為燈泡的基本電路，根據燈泡的是否發(fā)光和電壓表的示數確定電路故障；
開關閉合后，燈閃亮一下后立即熄滅，說明電路電流太大，電路電阻太小造成的，原因可能是閉合開關前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處；
（3）①當燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡的實際功率等于燈泡的額定功率，根據P=UI求燈的額定功率，燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
②燈泡正常發(fā)光時，與燈泡串聯的滑動變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V，則根據歐姆定律即可求出滑動變阻器連入電路的阻值；
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯后直接接在6V電源的兩端，則每個燈泡兩端的電壓為3V，由表格數據找出燈泡兩端的電壓為3V時的電流，即可根據P=UI求出總功率．

解答 解：（1）把電流表與電壓表的位置交換連接后，電壓表串聯在電路中，電路中總電阻很大，電流很小，故燈泡不亮，選D；
（2）閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，電路為燈泡的基本電路，燈不亮，電壓表有較大的示數，說明電路故障為斷路，并且電壓表與電源兩極相連，故小燈泡斷路；
開關時，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，該學生在操作過程中的不當之處是：閉合開關前滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處；
（3）①當燈泡兩端電壓為3.8V時，通過上表數據可知，此時電流I=0.3A，
則燈泡的額定功率：P_額=U_額I_額=3.8V×0.3A=1.14W；
由表中數據及R=$\frac{U}{I}$可知，隨小電燈電壓的增大，小電燈電阻變大，這是因為：隨電壓增大、電流隨之增大，小電燈的實際功率P=UI也增大，燈的溫度升高，由此可見：燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
②根據表中數據可知，當小電燈正常工作時，電流為I=0.3A，
滑動變阻器兩端電壓為U₂=U-U_額=6V-3.8V=2.2V，
根據歐姆定律可知，變阻器連入電路的阻值：R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}=\frac{2.2V}{0.3A}$≈7.33Ω．
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯后直接接在6V電源的兩端，則根據串聯電路的電壓特點可知，兩燈泡兩端的電壓均為3V，由表中數據可知，當燈泡兩端的電壓為3V時，電流I′為0.25A，
則兩燈消耗的總功率P_總=UI′=6V×0.25A=1.5W．
故答案為：（1）D；
（2）小燈泡斷路；閉合開關前滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處；
（3）①1.44；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；②7.33；③1.5．

點評 本題考查了故障分析、求功率、求電阻阻值、數據處理等問題，最后一問需要注意兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯后直接接在6V電源的兩端，燈泡兩端的電壓為3V，電流需要從數據中判斷．