Question

13．小明利用電壓表和電流表測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率．已知電源兩端的電壓為3V，滑動(dòng)變阻器有三種規(guī)格，即“5?　3A”、“20?　2A”、“50?　1A”．

（1）請(qǐng)你幫助小明將如圖甲所示的電路連接完整．（要求變阻器滑片P向C端移動(dòng)時(shí)電路中的電流變大）
（2）根據(jù)所連接的實(shí)物圖在圖乙虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖．
（3）連接好電阻后，閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P燈泡都不亮，且電流表示數(shù)始終為零．造成這種故障的原因是燈泡斷路．
（4）排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)S，小明測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，請(qǐng)你幫助小明計(jì)算、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3
小燈泡兩端的電壓U/	2.0	2.5	2.8
通過(guò)小燈泡的電流/A	0.18	0.20	0.22
小燈泡的發(fā)光亮度	較暗	正常發(fā)光	很亮

①小燈泡L的額定功率為0.5W．小燈泡消耗的功率與其發(fā)光亮度之間的關(guān)系是功率越大，燈泡越亮．
②實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇的變阻器規(guī)格為20Ω、2A．
③小明覺(jué)得只需測(cè)一組數(shù)據(jù)便可計(jì)算出小燈泡的額定功率．具體辦法是：通過(guò)表中的第一組數(shù)據(jù)可求出燈泡的電阻R，再由P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{R}$計(jì)算出小燈泡的額定功率，你認(rèn)為此種方法是否可行？說(shuō)明你的理由不可行；燈泡燈絲的電阻受溫度影響．

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，如果電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流表與燈泡串聯(lián)，根據(jù)滑片的作用確定滑動(dòng)變阻器的下接線柱；
（2）根據(jù)實(shí)物圖畫(huà)電路圖時(shí)要注意元件符合位置與實(shí)物電路一致；
（3）電流表示數(shù)為零，電路中應(yīng)出現(xiàn)了斷路現(xiàn)象；
（4）①額定功率為燈泡正常發(fā)光是功率；②有表格中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓的示數(shù)即滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為2.8V時(shí)，通過(guò)的電流為0.22A，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，即可判斷其規(guī)格；③燈泡燈絲電阻與溫度有關(guān)．

解答 解：
（1）伏安法測(cè)燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，如果電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，使用0-3V量程，電流表與燈泡串聯(lián)，由表格中數(shù)據(jù)可知，最大電流為0.22A，電流表使用0-0.6A量程；滑片P向C端移動(dòng)時(shí)電路中的電流變大，即向下接線柱移動(dòng)，故需將A連入電路，實(shí)物電路如下：
；
（2）電流從電源正極出發(fā)，經(jīng)開(kāi)關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器、小燈泡回到電源負(fù)極，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如下：
；
（3）閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P燈泡都不亮，且電流表示數(shù)始終為零，可能是燈泡斷路；
（4）①燈泡額定電壓為2.5V，由表格可知，此時(shí)燈泡中電流為0.20A，
燈泡的額定功率P_L額=U_L額I_L額=2.5V×0.20A=0.5W；由表格中數(shù)據(jù)可知，燈泡消耗的實(shí)際功率越大，燈泡越亮；
②燈泡兩端電壓最小時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L額=3V-2V=1V，
由表格可知，電路中電流I=0.18A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.18A}$≈5.56Ω＞5Ω，
故滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為20Ω 2A；
③用P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{R}$計(jì)算燈泡的額定功率不可行，因?yàn)闊艚z的電阻受溫度影響，在不同電壓下，電阻不同．
故答案為：（1）如圖所示；（2）如圖所示；（3）燈泡斷路；（4）①0.5；功率越大，燈泡越亮；②20Ω、2A；③不可行；燈泡燈絲的電阻受溫度影響．

點(diǎn)評(píng) 本題學(xué)生一般容易出錯(cuò)，電源的電壓和滑動(dòng)變阻器規(guī)格的確定都是個(gè)難點(diǎn)，在類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)題目中，不直接告訴我們選擇的量程，要根據(jù)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，考查了學(xué)生知識(shí)的綜合運(yùn)用和分析的能力．