Question

6．育才中學(xué)初3.1班學(xué)生在探究“測量小燈泡的電功率”的實驗后，某興趣小組欲進一步探究學(xué)習(xí)，現(xiàn)將其改變?yōu)椤疤骄啃�燈泡的電功率P與電壓U之間的關(guān)系”的實驗，實驗中提供了以下實驗器材：
A．待測小燈泡L（額定電壓3.0V，額定功率1.8W）  D．滑動變阻器R（0～10Ω）
B．電壓表V（量程0～3V，量程0～15V）   E．定值電阻R₀₁=5Ω，R₀₂=10Ω，R₀₃=15Ω
C．電流表A（量程0～0.6A，0～3A）    F．蓄電池，電壓U=12V．
G．開關(guān)一個S，導(dǎo)線若干．
（1）為了比較精確的測量小燈泡的功率，電流表的量程應(yīng)選0-0.6A．
（2）為了保證電路安全，實驗中定值電阻R₀應(yīng)選R₀₃．（選填“R₀₁”或“R₀₂”或“R₀₃”）
（3）請用鉛筆畫線代替導(dǎo)線，將實驗器材連接起來，使之成為準(zhǔn)備使用的實物電路．
（4）測量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，拆除電源兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最后整理好器材．
（5）該小組同學(xué)在處理實驗數(shù)據(jù)時，將電功率P作為縱坐標(biāo)，U²作為橫坐標(biāo)，采用描點法，在坐標(biāo)紙上作出了P-U²圖象，并畫出該圖象是一條直線（如圖所示）．根據(jù)圖象，請你指出：所作圖象的錯誤之處是圖線不應(yīng)畫成直線；作圖時，坐標(biāo)取值不恰當(dāng)之處是橫坐標(biāo)的標(biāo)度取值不恰當(dāng)．
（6）假設(shè)實驗中所給的實驗器材電流表已損壞，老師又給了一只電壓表，該組同學(xué)仍完成了實驗．請你幫他們在虛線框內(nèi)畫出實驗的電路圖

Answer 1

分析 （1）根據(jù)I=$\frac{P}{U}$計算燈泡允許通過最大電流，探究小燈泡的電功率P與電壓U之間的關(guān)系時，要改變電壓，燈泡電流也隨之改變，由些選擇電流表量程；
（2）已知電源電壓，由燈泡發(fā)光時根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路特點計算滑動變阻器和R₀連入電路的總阻值，從而根據(jù)滑動變阻器的規(guī)格選擇合適規(guī)律的定值電阻；
（3）探究小燈泡的電功率P與電壓U之間的關(guān)系實驗，要將電路連成一個串聯(lián)電路，電流表測燈泡電流，所以串聯(lián)在電路中，滑動變阻器一上一下接入電路，由此連接電路；
（4）為了電路安全，拆除電路時應(yīng)先拆除電源；
（5）根據(jù)圖象可知坐標(biāo)取值不恰當(dāng)之處，圖象作圖時描點連線由此可知圖象的錯誤；
（6）電流表已損壞，可以借助電壓表與已知電阻R₀的組合，間接測得電路中電流．

解答 解：（1）由P=UI，燈泡正常發(fā)光電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.8W}{3V}$=0.6A，探究小燈泡的電功率P與電壓U之間的關(guān)系時，要改變燈泡兩端電壓，但不應(yīng)超過其額定電壓，所以電流不會超過0.6A，比較精確的測量小燈泡的功率，電流表的量程應(yīng)選0-0.6A量程；
（2）由圖燈與滑動變阻器串聯(lián)，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器和R₀的總電壓：U′=U-U_L=12V-3V=9V，
此時滑動變阻器和R₀連入阻值為R=$\frac{{U}_{變}}{I}$=$\frac{9V}{0.6A}$=15Ω，所以為了保證電路安全，實驗中定值電阻R₀=15Ω，這樣滑動變阻器可以任意滑動，故應(yīng)選R₀₃；
（3）探究小燈泡的電功率P與電壓U之間的關(guān)系實驗，要將電路連成一個串聯(lián)電路，電流表測燈泡電流使用0-0.6A量程，所以串聯(lián)在電路中，滑動變阻器一上一下接入電路，如圖所示：
；
（4）測量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，拆除電源兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最后整理好器材；
（5）作圖時，描點后應(yīng)將這些點連成一條光滑曲線，不應(yīng)畫成直線；由此圖象的橫坐標(biāo)標(biāo)度取值過大，描出點過于密集，圖象不能更好的反映P與U²的關(guān)系；
（6）沒有了電流表，可以借助又給的一塊電壓表測已知阻值的定值電阻R₀兩端電壓，由歐姆定律計算其電流得到燈泡電流，故電路如圖所示：
．
故答案為：
（1）0～0.6A；（2）R₀₃；（3）見上圖；（4）電源；（5）圖線不應(yīng)畫成直線；橫坐標(biāo)的標(biāo)度取值不恰當(dāng)．（6）見上圖．

點評 本題考查探究小燈泡的電功率P與電壓U之間的關(guān)系的實驗，考查了器材選取、電路的拆接、圖象分析及電路設(shè)計等，涉及的知識多，綜合性強，有一定的難度．特殊方法測功率中注意只有電流表或電壓表時巧妙的與已知阻值的定值電阻組合間接測電壓或電流的運用是難點．