Question

18．學(xué)校實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買(mǎi)了一批規(guī)格為“2.5V 0.75W”的小燈泡，小超同學(xué)利用其中一只燈泡做測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，電源電壓為6V，滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)，R₁（5Ω 0.5A），R₂（15Ω 1A）

（1）用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)把如圖乙所示的實(shí)物電路補(bǔ)充完整；
（2）小超應(yīng)該選擇的滑動(dòng)變阻器是R₂（填“R₁”或“R₂”）；
（3）按圖連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)調(diào)至右端（選填“左”或“右”）；
（4）閉合開(kāi)關(guān)并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)得如下一組數(shù)據(jù)，其中第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)的電流表示數(shù)如圖丙所示，則第二次測(cè)得的電流是0.4A；

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	2.0	2.5	3.0
電流I/A	0.34		0.44

①分析數(shù)據(jù)，你認(rèn)為該小燈泡是否合格？答：不合格，其原因是：額定電壓下求出的電功率大于燈標(biāo)上的額定功率；
②假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細(xì)是一定的，則這個(gè)小燈泡內(nèi)鎢絲的長(zhǎng)度小于（選填“大于”或“小于”）合格產(chǎn)品鎢絲的長(zhǎng)度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端，變阻器接線(xiàn)柱一上一下；
（2）根據(jù)分壓原理確定選用的變阻器的規(guī)格；
（3）連接電路時(shí)，變阻器連入電路 中的電阻最大；
（4）根據(jù)電流表的量程和分度值進(jìn)行讀數(shù)；
①根據(jù)小燈泡的額定電壓和電流，根據(jù)公式P=UI計(jì)算出其額定功率，與所標(biāo)的額定功率比較得出結(jié)論；
②根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，結(jié)合影響電阻的因素進(jìn)行判斷，在其他條件相同時(shí)，導(dǎo)體越短，電阻越�。�

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端，變阻器接線(xiàn)柱一上一下，如下圖所示：

（2）燈的額定電壓為U_L=2.5V，變阻器要分去U_變=6V-2.5V=3.5V的電壓，燈正常工作時(shí)的電阻
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}=\frac{（2.5V）^{2}}{0.75W}$=$\frac{25Ω}{3}$，根據(jù)分壓原理$\frac{{U}_{L}}{{U}_{滑}}=\frac{{R}_{L}}{{R}_{滑}}$，變阻器的阻值至少
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}{×R}_{L}=\frac{3.5}{2.5}×\frac{25}{3}$Ω=11.67Ω，所以應(yīng)選用的變阻器為R₂；（燈正常工作時(shí)的電流
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}=\frac{0.75W}{2.5V}$=0.3A＜1A）
（3）由圖乙知，滑動(dòng)變阻器接了下面左邊的接線(xiàn)柱，所以在閉合開(kāi)關(guān)前，為保護(hù)電路元件，滑片應(yīng)移至最右端，此時(shí)其阻值最大；
（4）由圖丙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.4A；
①所以測(cè)得的額定功率為P_額=U_額I=2.5V×0.4A=1W，而小燈泡上標(biāo)的額定功率為0.75W，所以此小燈泡不合格；②根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，電壓不變，電功率變大，是由于電阻變小而造成的，生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細(xì)是一定的，則這個(gè)小燈泡內(nèi)鎢絲的長(zhǎng)度小于合格產(chǎn)品鎢絲的長(zhǎng)度．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）R₂；
（3）右；
（4）0.4A；①不合格；額定電壓下求出的電功率大于燈上標(biāo)的額定功率；②小于．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小燈泡的功率實(shí)驗(yàn)，考查了有關(guān)電壓表、滑動(dòng)變阻器的連接及使用，同時(shí)考查了電流表的讀數(shù)及電功率的計(jì)算，其中還涉及到了電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系及電功率公式的變形應(yīng)用．