Question

2．在“測量燈泡的電功率”實驗中，老師為大家準(zhǔn)備了完好的實驗器材：用4節(jié)干電池和滑動變阻器制成可調(diào)節(jié)電壓的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡（其正常發(fā)光時的電阻值約為10Ω）、電壓表（量程為0～5V和0～15V）、電流表（量程為0～0.6A和0～3A）以及開關(guān)和導(dǎo)線．同學(xué)們利用圖甲所示的電路進行實驗：

（1）小聰按照電路圖正確連接了實物電路，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表和電壓表均有較小示數(shù)，你認為他接下來的操作應(yīng)該是：將滑片向左滑動．
（2）實驗中，粗心的小明從0～15V檔的刻度線讀出實驗電壓為11.5V，則此時燈泡兩端的實際電壓等于2.3V．同學(xué)們規(guī)范操作并根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)繪成了如圖乙所示的燈泡U-1關(guān)系圖象．
（3）由圖象信息，可知燈泡的額定功率P₀=0.5W：燈泡的實際功率與額定功率的大小關(guān)系為當(dāng)U＞U₀時，P＞P₀；當(dāng)U=U₀時，P=P₀；當(dāng)U＜U₀時，P＜P₀．
（4）同學(xué)們研究圖象后發(fā)現(xiàn)，燈泡的電流跟兩端的電壓不成正比，原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，不是定值．
（5）同學(xué)們將電壓表從電路上拆下后試著順次逐漸調(diào)節(jié)電源電壓，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)逐漸變大，燈泡發(fā)光越來越亮．突然，燈泡熄滅，電流表示數(shù)為0．出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是燈泡兩端的實際電壓明顯超出其額定電壓，燈絲燒斷．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表示數(shù)均較小，則說明滑動變阻器的電阻較大，使得燈泡的實際功率太小造成，此時應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，將滑片向左滑動；
（2）電壓表的量程0～15V，分度值為0.5V；量程0～3V，分度值為0.1V，根據(jù)讀數(shù)和分度值確定實際電壓；
（3）分析曲線圖，利用小燈泡的額定電壓2.5V，確定對應(yīng)的電流，結(jié)合P=UI求出電功率；
（4）燈泡的電阻隨溫度變化而變化；
（5）燈的亮度取決于實際功率，實際功率越大，燈泡越亮；當(dāng)遠遠超出實際電壓時，會因電流過大而燒斷燈絲．

解答 解：（1）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表示數(shù)均較小，則說明滑動變阻器的電阻較大，使得燈泡的實際功率太小造成，此時應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，將滑片向左滑動；
（2）由于電壓表的量程0～15V，分度值為0.5V，當(dāng)電壓為11.5V，則指針向右偏轉(zhuǎn)格數(shù)為n=$\frac{11.5V}{0.5V}$=23；
當(dāng)在量程0～3V，分度值為0.1V，則實際電壓為U=0.1V×23=2.3V；
（3）由圖象信息，可知當(dāng)U=2.5V，對應(yīng)的電流為0.2A，燈泡的額定功率P₀=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
當(dāng)U＞U₀時，P＞P₀；當(dāng)U=U₀時，P=P₀；當(dāng)U＜U₀時，P＜P₀；
（4）由于燈絲電阻隨溫度升高而增大，隨燈泡電壓與電流增大，燈泡實際功率增大，燈絲溫度升高，燈泡電阻變大，因此燈泡的電流跟燈泡兩端電壓的不成正比；
（5）將電壓表從電路上拆下后試著順次逐漸調(diào)節(jié)電源電壓，由于加在小燈泡兩端的電壓逐漸升高，則電流表示數(shù)逐漸變大，燈泡的實際電功率越來越大，燈泡發(fā)光越來越亮．當(dāng)燈泡突然燈泡熄滅，電流表示數(shù)為0．說明實際電壓遠遠超出了燈的額定電壓，由于電流過大將燈絲燒毀．
故答案為：（1）將滑片向左滑動；
（2）2.3；
（3）0.5W；當(dāng)U＞U₀時，P＞P₀；當(dāng)U=U₀時，P=P₀；當(dāng)U＜U₀時，P＜P₀；
（4）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，不是定值；
（5）燈泡兩端的實際電壓明顯超出其額定電壓，燈絲燒斷．

點評 此題主要考查學(xué)生對于“測量燈泡的電功率”實驗的理解和掌握，做好電路分析是解題關(guān)鍵．