Question

如圖是小芳同學(xué)用伏安法測小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，尚未連接完整的實(shí)物電路圖．要求：
（1）已知小燈泡的額定電壓為3.8伏，電阻約為10歐，請用筆代替導(dǎo)線把圖中的實(shí)物電路連接完整．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，小芳同學(xué)遇到下表所列的兩個問題，請你幫她把解決方法填寫在表中對應(yīng)的空格里．

實(shí)際問題	解決方法
1．閉合開關(guān)，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，電壓表指針向右偏轉(zhuǎn)，奇怪！
2．閉合開關(guān)后，電壓表示數(shù)只有2伏，老師要求我測小燈泡的額定功率，該怎么辦呢？

（3）小明為了研究某一特殊材料制成的導(dǎo)體元件L的電學(xué)特征，通過實(shí)驗(yàn)，測得通過該元件的電流I與加在它兩端電壓U的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

U/V	0	1	2	3	4	5
I/（10-3A）	0	20	80	180	320	500

若他將導(dǎo)體元件L與R串聯(lián)在同一電源（電壓為6V）上，當(dāng)串聯(lián)的電阻器阻值R是

 

Ω時，導(dǎo)體元件L消耗的電功率是電阻R消耗的電功率的2倍？

Answer 1

分析：（1）本題實(shí)物連接從以下三方面考慮：
由燈泡額定電壓確定電壓表的量程，電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，
根據(jù)額定電壓和電阻，利用歐姆定律求出電流，確定電流表量程，電流表串聯(lián)在電路中，
滑動變阻器已經(jīng)選擇了下面接線柱，上面任意一個接線柱，把滑動變阻器串聯(lián)在電路中．
（2）由電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況來判斷正負(fù)接線柱接的是否正確，
電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，要測燈泡的額定功率，燈泡需在3.8V工作，要使燈泡電壓從2V增大到3.8V，要增大電路電流，減小電路總電阻．
（3）R與L串聯(lián)在電路中，U_R+U_L=6V，U_L=2U_R ，求得U_L和U_R．
R在表格中查得U_L對應(yīng)下的電流，求R_L 和R．

解答：解：（1）燈泡的額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，
I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，所以電流表選擇0～0.6A，電流表串聯(lián)在電路中，
滑片已經(jīng)選定了下面接線柱，再任意選擇上面一個接線柱，如圖：

（2）問題1、電流表指針左偏，說明正負(fù)接線柱接反了，對調(diào)電流表的正負(fù)接線柱可能解決問題，
問題2、要測燈泡額定功率，燈泡要在額定電壓3.8V下工作，燈泡電壓要由2V增大到3.8V，電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器電阻要減小，所以滑片要左移使燈泡兩端的電壓為3.8V，讀出電流表的示數(shù)．

實(shí)際問題	解決方法
1．閉合開關(guān)，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，電壓表指針向右偏轉(zhuǎn)，奇怪！	將電流表的正、負(fù)接線柱的連線對換
2．閉合開關(guān)后，電壓表示數(shù)只有2伏，老師要求我測小燈泡的額定功率，該怎么辦呢？	將滑動變阻器的滑片左移，使電壓表的示數(shù)為3.8V，再讀電流表的示數(shù)

（3）L與R串聯(lián)，電流之比1：1，電功率之比2：1，

UL

UR

=

PL I

PR I

=

PL

PR

=

2

1

，所以U_L=2U_R，
所以U_L+U_R=6V…①
U_L=2U_R …②
由①②式解得：U_R=2V，U_L=4V，
由表格知：U_L=4V時，I_L=0.32A 所以R_L=

UL

IL

=

4V

0.32A

=12.5Ω
所以R=

UR

IR

=

UR

IL

=

2V

0.32A

=6.25Ω
故答案為：（1）如上面實(shí)物圖連接圖；（2）如上面表格；（3）6.25Ω．

點(diǎn)評：掌握由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，由I=

U

R

或I=

P

U

確定電流表的量程，根據(jù)電路中出現(xiàn)的問題能分析電路故障，排除故障，根據(jù)串聯(lián)電路電流特點(diǎn)、電壓特點(diǎn)和給定功率的關(guān)系，確定電阻大小．本題綜合性非常強(qiáng)，難度很大．