Question

7．兩組同學(xué)想研究“燈泡亮度改變時電功率的變化”情況，提供的器材有：兩個實驗室用的小燈泡（一個字跡模糊，一個標有“1.5V”）、兩種規(guī)格滑動變阻器（“0-15Ω”、“0-25Ω”）．電源（電壓相等且保持不變）、電流表和電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線若干．
（1）電路連接正確后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，接下來進行的有效操作是C．
A、檢查滑動變阻器是否斷路     B、檢查小燈泡是否斷路
C、移動滑動變阻器滑片        D、檢查開關(guān)是否接觸良好
（2）兩組同學(xué)連接好電路后，調(diào)節(jié)滑片過程中電表示數(shù)和燈的亮度都發(fā)生變化，當(dāng)滑動變阻器滑片位置都恰好在中點時，電壓表示數(shù)均為1.5V，電流表示數(shù)也相同（如圖a所示），此時甲組的燈泡比乙組的暗．
①電流表讀數(shù)為0.2A．
②標有1.5V的燈是甲（選填“甲”或“乙”）．
（3）請在圖b中將乙組同學(xué)設(shè)計的電路圖補充完整，乙組同學(xué)所選用的滑動變阻器規(guī)格為15Ω，2A．
（4）兩組同學(xué)所使用的電源電壓是3V，乙組同學(xué)所測燈泡的電功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，電路電流太小，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，減小電路電阻，使電路電流變大，觀察燈是否能發(fā)光．
（2）①已知電流表所選量程為0～0.6A，分度值為0.02A，根據(jù)指針位置讀數(shù)．
②根據(jù)甲組的燈泡比乙組的暗，可知乙組同學(xué)選用的燈泡是1.5V，
（3）首先根據(jù)“當(dāng)兩組電路的燈泡都正常發(fā)光時，恰好滑動變阻器的阻值均為最大值的一半，電壓表示數(shù)均為1.5V，電流表示數(shù)均為0.2A，求出選用的變阻器的規(guī)格，從而確定電壓表的位置．
（4）根據(jù)甲組的燈泡比乙組的暗，可知乙組同學(xué)選用的燈泡是1.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點，可求得乙組同學(xué)所使用的電壓，再利用P=UI可求得甲組同學(xué)所測得的電功率．

解答 解：（1）電流表、電壓表均有示數(shù)，說明電路不存在斷路，燈泡不發(fā)光，可能是電路電流太小，電路總電阻太大，接下來的操作是：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，選C．
（2）①已知電流表所選量程為0～0.6A，分度值為0.02A，由指針位置可得，電流表讀數(shù)為0.2A；
②滑片P位于中點，電流表示數(shù)相同，電源電壓相同，說明電路的總電阻相同，與變阻器阻值小的串聯(lián)燈泡電阻大，變阻器阻值大的串聯(lián)燈泡電阻小，所以與變阻器阻值小的串聯(lián)的燈泡實際電功率大而亮是乙組．乙組變阻器兩端電壓U_乙=IR_乙=0.2A×7.5Ω=1.5V，甲組變阻器兩端電壓U_甲=0.2A×12.5Ω=2.5V．
（3）由題意可知，“當(dāng)兩組電路的燈泡都正常發(fā)光時，恰好滑動變阻器的阻值均為最大值的一半，電壓表示數(shù)均為1.5V，電流表示數(shù)均為0.2A”，則
U₁=$\frac{{R}_{1}}{2}$I=$\frac{15}{2}$Ω×0.2A=1.5V，
U₂=$\frac{{R}_{2}}{2}$I=$\frac{25}{2}$Ω×0.2A=2.5V，
由此可知甲組同學(xué)選用的變阻器的規(guī)格為25Ω，2A，且電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，電路圖如圖所示．

（4）由甲組同學(xué)選用的變阻器的規(guī)格為（25Ω，2A），可知，乙組同學(xué)選用的燈泡是1.5V，選用的變阻器的規(guī)格為15Ω，2A，
則由歐姆定律可知，乙組同學(xué)實驗中，滑動變阻器兩端電壓為U₁=$\frac{{R}_{1}}{2}$I=$\frac{15}{2}$Ω×0.2A=1.5V，則電源電壓U=U₁+U_燈泡乙=1.5V+1.5V=3V，
甲組同學(xué)所測得的燈泡兩端電壓U_燈泡甲=U-U₂=3V-1.5V=1.5V，
電路的電源電壓相同，可知乙組燈泡兩端電壓2.5伏，甲組燈泡兩端電壓1.5伏，電源電壓4伏，乙組燈泡的電功率P=U_燈泡乙I=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）C；（2）①0.2；②甲；（3）見上圖；15Ω，2A；（4）3；0.5．

點評 本題考查了補全電路圖、求電源電壓，本題難度較大，是一道難題，只有認真分析題意、應(yīng)用串聯(lián)電路規(guī)律、電功率公式才可以正確解題．