Question

3．小明做測(cè)量標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)
如表1：

次數(shù)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A
1	0.5
2	2.0	0.32
3	2.5

如表2：

次數(shù)	1	2	3	4
電阻R/Ω	5	10	15	20
電流U/I	0.6	0.3	0.2	0.15

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將甲圖中的實(shí)物電路連接完整；
（2）電路連接后，閉合開關(guān)，小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，任意移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)都不變；經(jīng)檢查，電路連接無誤，且導(dǎo)線無接觸不良之處，產(chǎn)生這種故障的原因是燈泡旳燈絲斷了；
（3）電路正常后，小明記錄的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，其中第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，請(qǐng)你替小明將電流表的示數(shù)填入表格對(duì)應(yīng)的空格內(nèi)；
（4）由于小明粗心大意，沒有記錄燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)，于是他根據(jù)第二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出燈泡電阻：R=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.0V}{0.32A}$=6.25Ω，再計(jì)算出燈泡的額定功率：P=$\frac{{{U}_{2}}^{2}}{R}$=$\frac{{（2.5V）}^{2}}{6.25Ω}$=1W．請(qǐng)你對(duì)小明計(jì)算額定功率的方法作出評(píng)價(jià)：小燈泡的額定功率小于（選填“大于”“等于”或“小于”）1W，理由是燈泡旳燈絲隨溫度的升高而增大．
（5）完成實(shí)驗(yàn)后，小明又找來幾個(gè)不同阻值的電阻代替小燈泡繼續(xù)做“探究電壓不變時(shí)，電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，小明做完第二次實(shí)驗(yàn)后，用15Ω的電阻代替10Ω的電阻，閉合開關(guān)后，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A端移動(dòng)（選填“A”或“B”），使電壓表的示數(shù)為3V，完成第三次實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）探究燈泡發(fā)光實(shí)驗(yàn)中，電流表、滑動(dòng)變阻器應(yīng)與小燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
（2）閉合開關(guān)開始實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，說明問題出在電壓表兩接線柱之間的電路，短路不對(duì)（這樣電壓表示數(shù)為0），只能是小燈泡開路．
（3）燈泡很暗，說明電壓太低，為使燈兩端的電壓增大，就要使滑動(dòng)變阻器兩端的電壓減小，連入的電阻減小，所以要向B端移動(dòng)滑片；由圖乙確定電流表量程與分度值，然后讀出電流表示數(shù)；
（4）因?yàn)闊襞蓦妷涸龃�，燈泡亮度增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻隨電壓的增大而增大．
正常發(fā)光時(shí)的電阻大于第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)的燈絲電阻，即：R＞6.25Ω；根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知計(jì)算出的額定功率偏大還是偏�。�
（5）用15Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān)后，由于電路總電阻變大，電路電流變小，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，由于電源電壓不變，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)知，電阻兩端電壓變大，要保持電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，燈泡兩端的電壓減小，以保證電阻兩端的電壓保持不變．

解答 解：
（1）實(shí)物連接過程中，電流表串聯(lián)，電壓表要與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡額定電壓為2.5V可知：電壓表選擇0～3V量程，如圖所示．

（2）電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，說明問題出在電壓表兩接線柱之間的電路，短路不對(duì)（這樣電壓表示數(shù)為0，電流表有示數(shù)），導(dǎo)線無接觸不良之處，則只能是小燈泡燈絲斷了．
（3）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，所以閉合開關(guān)第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處在阻值最大處，則此時(shí)的電壓表的示數(shù)是最小，由圖2知，電流表選擇的是0～0.6A量程，此時(shí)的示數(shù)為0.14A．
（4）第二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出燈泡電阻R=6.25Ω，燈泡兩端電壓增大，燈絲溫度升高，燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，此時(shí)R＞6.25Ω，則利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{{（2.5V）}^{2}}{6.25Ω}$=1W計(jì)算的額定功率偏大，所以燈泡的額定功率小于1W；
（5）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，電阻兩端的電壓為5Ω×0.6A=3V保持不變；為保證電阻兩端的電壓保持不變，用15Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān)后，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向B端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為3V，完成第三次實(shí)驗(yàn)；
故答案為：（1）如上圖；（2）燈泡燈絲斷了；（3）0.14；（4）小于；（5）左；3．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及電壓表的連接和電流表的讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用、電路故障的分析，雖綜合性強(qiáng)，但都屬于基礎(chǔ)知識(shí)，難度適中