Question

小明学会了测小灯泡的功率后，在老师的启发下，进一步思考：电流一定时，小灯泡功率跟电阻有什么关系呢？于是他利用如图1所示电路，选用分别标有“1.5V　0.25A”、“2.5V　0.3A”和“3.8V 0.3A”字样的小灯泡L₁、L₂、L₃，测出它们在电流相同时的电阻和功率，来探究小灯泡功率与电阻的关系．

（1）他将灯L₁接入电路，请你用笔画线代替导线，帮他将实物电路（如图1）连接完整．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于______（选填“A”或“B”）端．
（3）若闭合开关后，发现灯泡很亮，且调节滑动变阻器时电压表、电流表的示数均无变化，以下三个选项中不可能是电路中存在的问题的是______（选填字母序号）．
A．滑动变阻器短路　　 B．滑动变阻器断路　　 C．滑动变阻器接成了上面两个接线柱
（4）排除故障后，闭合开关，他调节滑动变阻器的滑片P，使通过灯L₁的电流为0.2A，再测出L₁两端的电压，此时电压表示数如图2所示，为______V，然后计算出此时灯L₁的电阻是______Ω，实际功率是______W；换上灯L₂，闭合开关，调节滑动变阻器，使电路中电流为0.2A不变，再测出L₂两端的电压，算出L₂的电阻和功率；换上灯L₃，闭合开关，调节滑动变阻器，使电路中电流为0.2A不变；再测出L₃两端的电压，算出L₃的电阻和功率．并将以上实验数据记录在表中．

次数	灯泡	I/A	U/V	R/Ω	P/W
1	L1	0.2
2	L2		1.6	8	0.32
3	L3		2.4	12	0.48

（5）请根据实验数据，在图3中作出小灯泡功率与电阻关系的图象．
（6）分析图象可得结论：在电流一定时，小灯泡的实际功率与电阻成______关系．
（7）小明认为：为了控制实验条件，小明每次实验要换灯泡还要调节滑动变阻器，这样的操作不够简便．对此你可以如何改进？______．

Answer 1

解：（1）灯泡的额定电压为1.5V，电压表选择0～3V，电压表并联的灯泡两端．如图甲．

（2）滑动变阻器的滑片在A端，离下面接入电路的接线柱最远，接入电路的电阻最大，电路电流最小，对电路起到保护作用．
（3）A、若滑动变阻器短路，则滑动变阻器不起作用，且此时电路中的电流较大，灯泡很亮；
B、若滑动变阻器断路，则灯泡不发光；
C、若滑动变阻器接成了上面两个接线柱，则滑动变阻器的阻值为零，不起作用，灯泡很亮；
综上所述，B不正确，符合题意；
（4）电压表使用的0～3V，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为0.8V．
R===4Ω，
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
R₁===6Ω，
R₂===8.3Ω，
（5）根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接起来，如图所示：
；
（6）由图象知，图线是一条过原点的直线，可知，电流一定时，功率和电阻成正比．
（7）串联电路电流处处相等，可将L₁、L₂、L₃串联在同一电路中，就控制了电流一定．
故答案为：（1）见上图；（2）A；（3）B；（4）0.8；4；0.16；（5）见上图；（6）正比；（7）将L₁、L₂、L₃串联在同一电路中．
分析：（1）灯泡的额定电压为1.5V，电压表选择0～3V，电压表并联的灯泡两端．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片离下面接入电路的接线柱最远，连入电路的电阻最大，对电路起到保护作用．
（3）灯泡很亮，说明电路中的总电阻很小，调节滑动变阻器时电压表、电流表的示数均无变化，说明滑动变阻器不起作用，可能接了上面两个接线柱或滑动变阻器短路；
（4）电压表：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道电压和电流，根据R=求出电阻，根据P=UI求出功率．
由额定电压和额定电流，根据R=分别求出L₁和L₂的电阻，用L₂替代L₁，总电阻增大，电流减小，电流表的示数减小，要使电流增大到0.2A，要减小总电阻，使滑动变阻器电阻减小．
（5）根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接起来；
（6）根据功率和电阻之比判断功率和电阻的关系．
（7）把L₁、L₂、L₃分别接入电路，滑动滑片保持电流不变，可以把三者串联在电路中，保持电流相等，分别测量三者的电压，求出功率和电阻，判断功率和电阻的关系．
点评：本题涉及到的知识点多，考查了实验的注意事项、电压表读数、求电阻、求功率、电路设计等问题，是实验的常考内容，应熟练掌握；知道串联电路的电流特点是解第三问的关键．