Question

17．某物理興趣小組利用如圖甲所示電路圖進行如下的實驗研究：測定標(biāo)有“3.6V”字樣小燈泡的功率及定值電阻R的阻值．

（1）測定定值電阻R的阻值：閉合S₁、S₂，斷開S₃．畫出此時的電路圖，在電路圖中標(biāo)出電表的“+”“-”接線柱．小組同學(xué)設(shè)計的記錄數(shù)據(jù)的表格如下．表格設(shè)計的不足之處是：沒有設(shè)計電阻的平均值． 改正不足后，測出R=8Ω．

物理量 實驗次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電阻R/Ω
1
2
3

（2）閉合S₁、S₃，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測量燈泡L兩端的電壓和電流，根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制成如圖乙的U-I關(guān)系圖象．由圖象分析，當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時，燈泡L的電功率P_L=0.8W；圖象中所繪圖象是一條曲線，其原因是：燈泡的電阻會隨溫度的變化而變化．
（3）若在進行（2）時發(fā)現(xiàn)電壓表突然損壞，該組同學(xué)手邊有多余電流表但無電壓表，為了測出小燈泡的額定功率，小明靈機一動，設(shè)計了如丙的電路圖；并進行如下操作：①調(diào)節(jié)滑片至阻值最大處，并同時閉合S₁、S₂、S₃；②調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直至電流表A₁的示數(shù)為0.45A時，記下電流表A的示數(shù)1.0A（如圖�。�；③根據(jù)公式計算出燈的額定功率為1.98W．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電壓表測R兩端的電壓，電流表測串聯(lián)電路的電流，分別根據(jù)其兩端的電壓和對應(yīng)的電流利用歐姆定律求出電阻，再利用多次測量求出平均值算出電阻R的阻值．
（2）閉合S₁、S₃，斷開S₂，電壓表測量燈泡兩端的電壓，電流表測量電路總電流，當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時，從圖象上找到對應(yīng)的電流，根據(jù)公式P=UI可求燈泡的電功率；另外燈絲的電阻值隨著燈絲溫度的變化而變化．
（3）圖丙中，三個開關(guān)都閉合時，燈泡和電阻R并聯(lián)，因此兩端電壓相等；知道燈泡的額定電壓和定值電阻的阻值，由此求出通過定值電阻的電流；
電流表A測量的是干路電流，等于支路電流之和，從而確定了電流表A選擇的量程和讀數(shù)，也能求出通過燈泡的電流，最后根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）閉合S₁、S₂，斷開S₃，小燈泡L未接入電路，電流從電表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，電路圖如下：

表格設(shè)計的不足之處是沒有設(shè)計電阻的平均值；
（2）由圖乙所示圖象可知，當(dāng)電壓為2V時，對應(yīng)的電流為0.4A，
因此燈泡L的電功率：P_L=UI=2V×0.4A=0.8W．
由于燈絲的電阻受溫度的影響，因此圖象中所繪圖象是一條曲線．
（3）丙圖中，當(dāng)同時閉合S₁、S₂、S₃時，燈泡L和定值電阻R并聯(lián)，兩端電壓相等；
當(dāng)燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓3.6V時，定值電阻兩端電壓也等于3.6V；
此時通過定值電阻的電流，也就是電流表A₁的示數(shù)為：I₁=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.6V}{7.5Ω}$=0.8A；
電流表A測量的是干路電流，因此它的電流值要大于A₁的示數(shù)，所以它選擇的是0～3A量程，丁圖中電流表的讀數(shù)為1A；
因此通過小燈泡L的電流I′=1A-0.45A=0.55A；
所以小燈泡的額定功率P=UI′=3.6V×0.55A=1.98W．
故答案為：（1）見上圖；沒有設(shè)計電阻的平均值．
（2）0.8；燈泡的電阻會隨溫度的變化而變化．
（3）0.45；1.0；1.98．

點評 本題綜合了伏安法測電阻和測功率，考查電阻、電流以及電功率的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是對電路結(jié)構(gòu)的分析．