Question

在“測(cè)量小燈泡的功率”的實(shí)驗(yàn)中，小明和小紅使用的器材中小燈泡的規(guī)格不同，其它器材規(guī)格相同，小燈泡的額定電壓可能是“1.5V”、“2V”或“2.8V”，小燈泡額定功率相差不大．
（1）如圖所示是小明沒(méi)有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整，要求滑片向右滑動(dòng)時(shí)燈泡變暗．

物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	小燈泡亮暗程度
1	1.3	0.17	暗
2	2.0	0.22	正常發(fā)光
3	3.0	0	不發(fā)光

（2）小明正確連接好電路并將滑動(dòng)變阻器的滑片放在了最大處，閉合開(kāi)關(guān)后，記錄了第1組數(shù)據(jù)；當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)記錄了第2組數(shù)據(jù)；當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑片一到一端時(shí)，小燈泡剛發(fā)出很強(qiáng)的光后立即熄滅了，此時(shí)記錄了第3組數(shù)據(jù)．三組數(shù)據(jù)如上表所示．則他們所用的電源電壓為

 

V，小明所用的小燈泡額定功率為

 

W．
（3）小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)她連接好最后一根導(dǎo)線立即看到小燈泡發(fā)出明亮的光．請(qǐng)你幫助小紅找出實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)操作不當(dāng)之處：
①

 

；②

 

．
（4）小紅改正了錯(cuò)誤操作，連接好了電路．當(dāng)小紅所選用的小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖所示，而滑動(dòng)變阻器的滑片恰好在中點(diǎn)上，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為

 

Ω，小紅所選用的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為

 

A．

Answer 1

分析：（1）要求滑片向右滑時(shí)，燈泡變暗（電流變小），連入的電阻變大，下面的接線柱選A．
（2）小明連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)變阻器滑片在最大阻值處，得到第一組數(shù)據(jù)，求出滑動(dòng)變阻器電壓（通過(guò)第三組數(shù)據(jù)得到電源電壓）和滑動(dòng)變阻器最大電阻．
減小滑動(dòng)變阻器電阻，得到第二組數(shù)據(jù)，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡額定功率．
繼續(xù)移動(dòng)滑片，電路電流增大，燈泡電壓增大，超過(guò)燈泡的額定電壓時(shí)，燒斷燈絲，電路斷路，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源電壓．
（3）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)，滑片P置于使連入電阻最大的位置．
（4）小紅和小明使用的器材除燈泡外其它都相同，利用小明的第一次實(shí)驗(yàn)求得滑動(dòng)變阻器的最大阻值，求得滑片中點(diǎn)時(shí)接入電路的電阻和電壓，求得滑動(dòng)變阻器電流即燈泡電流．

解答：解：（1）當(dāng)滑片右移時(shí)，燈變暗說(shuō)明連入電阻變大，下面的接線柱選擇A，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中．如圖．

（2）閉合開(kāi)關(guān)后，滑片處于最大阻值處，向左移動(dòng)滑片，電路電阻減小，電流增大，燈泡兩端電壓增大，當(dāng)燈泡兩端電壓超過(guò)燈泡的額定電壓時(shí)，燈泡被燒壞．
電壓表串聯(lián)在電路中，測(cè)電源電壓，電源電壓為3V．
連接好電路，滑片處于最大阻值處，閉合開(kāi)關(guān)得到第一組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器電壓為：U₁=U_總-U_L=3V-1.3V=1.7V，
滑動(dòng)變阻器最大阻值為：R=

U1

I1

=

1.7V

0.17A

=10Ω，
燈泡正常工作時(shí)，電壓為2.0V，電流為0.22A，
所以，燈泡額定功率為：P=UI=2.0V×0.22A=0.44W．
（3）當(dāng)他連接完最后一根導(dǎo)線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光，
說(shuō)明①連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)，②沒(méi)有將變阻器的滑片調(diào)到阻值最大位置；
（4）小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，小紅與小明使用的滑動(dòng)變阻器相同，
滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：R′=

1

2

R=×10Ω=5Ω，
電壓表選擇0～3V量程，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為1.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，所以燈泡電流為：I_L=I′=

U′

R′

=

1.5V

5Ω

=0.3A．
故答案為：（1）實(shí)物連接如圖；（2）3；0.44；
（3）連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有移到電阻值為最大的位置；（4）5；0.3．

點(diǎn)評(píng)：本題的很多已知條件都不是直白的，而是隱含在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，需認(rèn)真挖掘．
通過(guò)燈泡兩端電壓超過(guò)燈泡額定電壓時(shí)，燒壞燈泡，電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)量電源電壓，獲得電源電壓值．
通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片處于最大阻值處求得滑動(dòng)變阻器最大電阻．
通過(guò)小紅和小明使用的器材相同，求得小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器的電流即燈泡正常工作時(shí)的電流．