Question

小明做测量小灯泡的额定功率的实验，电源电压6V，所用滑动变阻器的规格是“20Ω1A”，待测小灯泡的额定电压为2.2V或3.8V的一个。

（1）如图甲所示，正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡发光较暗，电流表示数为0.16A，则小灯泡额定的电压为_____。

（2）实验时，为了测量更准确，电压表选择0～3V量程，小明想了一个巧妙的办法，连接电路，调节滑片，当电压表示数为_____V时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器恰好在中点上，则小灯泡的额定功率为_____W。

（3）小明在（1）的基础上接着探究电流与电阻的关系，根据图甲，将小灯泡取下，保证电路中其他元件不变，在a、b两点间分别接入如图乙所示的5Ω、10Ω、20Ω几个不同阻值的定值电阻，为了使这三个电阻都能为实验所用，电压表控制a、b间不变的电压值应该在_____范围之内选择。

（4）完成上述实验后，小明又在a、b两点间接入LED（发光二极管），如图丙所示，他将较长的引脚接入a端，发现灯不发光，因为LED具有_____。

Answer

3.8V 2.2 0.836 3V﹣5V 单向导电性

【解析】

（1）正确连接电路后，闭合开关时，滑动变阻器的阻值最大，为20Ω；

根据I＝可知，滑动变阻器两端的电压为：U'＝IR'＝0.16A×20Ω＝3.2V；

根据串联电路电压规律可知，灯泡两端的电压为：UL＝U﹣U'＝6V﹣3.2V＝2.8V；

小灯泡发光较暗，说明小灯泡两端的电压小于额定电压，故该灯泡的额定电压为3.8V；

（2）因为电压表所选的量程是0～3伏，而灯的额定电压是3.8伏。所以对电路进行的调整，把电压表与变阻器并联，

当电压表的示数是2.2V时，灯正常发光，此时U额＝U﹣U滑＝6V﹣2.2V＝3.8V；

因为此时变阻器只接入10欧电阻，所以，此时串联电路中电流是：I＝=＝0.22A，

则灯的额定功率：P额＝U额I＝3.8V×0.22＝0.836W；

（3）探究电流与电阻的关系”实验时，应控制不同电阻的电压保持不变，根据把5Ω、10Ω、20Ω分别接入电路中进行探究，保证电路中各元件的安全，且用四个电阻都能顺利地完成实验：

电流表的量程有两个：0﹣0.6A和0﹣3A，由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，故电路中的最大电流为1A，当接入最小的电阻5Ω时，电压表示数即为允许的最大电压U大＝R小I大＝5Ω×1A＝5V；

因变阻器的最大阻值为20Ω，当变阻器电阻全部连入电路中时，若接入最大的电阻R大＝20Ω，此时电路中的最小电流I小＝=＝0.1A，定值电阻的最小电压U小＝I小R定大＝0.15A×20Ω＝3V。

故电压表控制a、b间不变的电压值应该在3V﹣5V范围之内选择；

（4）二极管在使用过程中，应使电流从长角流入，从短脚流出；将较长的引脚接入a端，则电流从短角流入，由于二极管具有单向导电性，故二极管不会发光。