Question

17．小華和小紅同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，現有電源（電壓為1.5V的整數倍且保持不變）、滑動變阻器有A、B兩個待選（A標有“10Ω  1A”字樣、B標有“20Ω   2A”字樣），電流表、電壓表（只有0～3伏檔完好）、待測小燈泡（標有“0.3A”字樣）、電鍵以及導線若干．小華正確連接電路，實驗步驟正確，閉合電鍵時電表的示數如圖1所示（a）、（b）所示．
①實驗中所用電源的電壓為4.5伏，選用的滑動變阻器為A（選填“A”或“B”）．
②實驗中他們發現閉合電鍵后，移動變阻器的滑片，當電壓表的示數滿刻度時，小燈泡仍無法正常發光，小華提出用剛閉合電鍵時所測數據先計算出小燈泡的電阻R_L，再根據p_額=I²R_L計算小燈泡的額定功率．你認為此方法是否可行，請簡述理由不可行，因燈的電阻隨溫度的變化而變化．
③小紅認為只要適當調整電路即可測出小燈泡的額定功率，她按照自己的想法繼續試驗，根據觀察到當電流表的示數為0.3A的現象，即可判斷小燈泡正常發光，此時電壓表的示數如圖2所示，則小燈泡的額定功率為1.14瓦．

Answer 1

分析 ①由圖中電流表選用的小量程讀數，由電壓表選用小量程讀數，為保護電路，連接電路時，變阻器的最大電阻連入電路中，根據歐姆定律和串聯電路電壓的規律，電源電壓U=U_表+U_滑，分類討論選用的符合條件（電壓為1.5V的整數倍且保持不變）的變阻器；
②根據題目條件，分析剛閉合電鍵時燈的電壓與額定的額定電壓的關系，根據燈絲的電阻隨溫度的升高而變化，分析判斷剛閉合電鍵時所測數據先計算出小燈泡的電阻R_L與正常發光時的電阻大小關系，據此分析回答；
③當通過燈的電流額定電流0.3A時，燈正常發光；根據串聯電路電壓的規律確定變阻器分得的電壓范圍，將電壓表并聯在變阻器兩端，根據圖2電壓表小量程讀數，確定燈的額定電壓，根據P_額=U_額I_額=求燈的額定功率．

解答 解：①由圖中電流表選用的小量程的分度值為0.02A，電流表示數為0.22A；
電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數為2.3V；
為保護電路，連接電路時，變阻器的最大電阻連入電路中，根據歐姆定律和串聯電路電壓的規律，
電源電壓U=U_表+U_滑=U_表+IR_滑=2.3V+0.22A×R_滑，
若用“10Ω 1A”字樣的變阻器，則電源電壓U=4.5V，符合題意；
若選用“20Ω 2A”字樣的變阻器，則電源電壓U=6.7V，符合題意；
故實驗中所用電源的電壓為4.5伏，選用的滑動變阻器為A；
②閉合電鍵時燈的電壓為2.3V，小于燈的額定電壓2.5V，當燈的電壓變為2.5V時，根據通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據P=UI燈的功率增大，溫度升高，故燈絲的電阻變大，因此，剛閉合電鍵時所測數據先計算出小燈泡的電阻R_L，再根據p_額=I²R_L計算小燈泡的額定功率小于燈的額定功率，不可行；
③當通過燈的電流額定電流0.3A時，燈正常發光；
因當電壓表的示數滿刻度時，即為3V時小燈泡仍無法正常發光，說明燈的額定電壓大于3V，根據串聯電路電壓的規律，則變阻器的電壓為：
U′_滑=4.5V-U_額＜1.5V，故可將電壓表并聯在變阻器的兩端，由圖2知，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數為0.7V，則燈的額定電壓：
U_額=U-U′_滑=4.5V-0.7V=3.8V，
燈的額定功率：
P_額=U_額I_額=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案為：①4.5；A；②；不可行，因燈的電阻隨溫度的變化而變化；③當電流表的示數為0.3A；1.14．

點評 本題測定小燈泡的電功率，考查對器材的選擇、電表讀數、影響電阻大小的因素及串聯電路的規律及歐姆定律運用及分類討論的解是思想，關鍵是發掘題中隱含的條件．有難度．