Question

5．小紅想要測定額定電壓為2.5V的小燈泡正常發(fā)光時的電功率．現(xiàn)有如下器材：電流表一只（量程0～0.6A和0～3A），電壓表一只（量程為0～3V和0～15V），滑動變阻器兩只（甲“5Ω 1A”、乙“20Ω 0.5A”），開關一個，電壓恒定為6V的電源一個，導線若干．

（1）她已連接好如圖甲所示的部分電路，有兩根導線還沒連好，請你幫她完成電路的連接（要求：其它的導線不要變動，滑片左移燈變亮）．
（2）正確連好電路后，閉后開關前應把滑動變阻器滑片的調到最右邊（填寫“最左邊”或“最右邊”）．
（3）第一次實驗時電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表的讀數(shù)為0.36A，在完成第1次實驗后，為了使燈泡正常發(fā)光，她應將滑片向左移動．第三次實驗后小紅繼續(xù)移動滑片發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)出耀眼的光后便熄滅，同時電流表示數(shù)變?yōu)?，電壓表的指針超過滿刻度，則電路中出現(xiàn)的故障可能是燈泡斷路（故障只發(fā)生在用電器上）．
（4）小紅三次實驗的數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)你的估算，小紅選用的是乙滑動變阻器（選填“甲”或“乙”）．
表1：

次數(shù)	1	2	3
U/V	2.0	2.5	3.0
I/A		0.40	0.42

（5）她測出得小燈泡的額定功率是1W，同時，小紅還注意到，這個實驗記錄也可以用來計算燈絲的電阻，但是她有些納悶兒：怎么三次計算的燈絲電阻卻不一樣呢？請你對此作出合理的解釋燈絲電阻受溫度影響（隨溫度的升高而增大）．
（6）實驗完成后，小紅與其他同學一起交流，表2是他們各自測量得到的燈泡正常發(fā)光時的電壓和電流，以及燈泡亮度的對比結果，根據(jù)他們觀察的現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)分析．你認為燈泡的亮度由實際功率決定．
表2：

	正常發(fā)光時的電壓/V	正常發(fā)光時的電流/A	正常發(fā)光時的亮度
小紅	2.5	0.4	亮
小明	8	0.1	暗
小強	4	0.3	最亮

Answer 1

分析 （1）將電壓表與燈泡串聯(lián)，根據(jù)燈泡的額定電壓判斷量程；滑動變阻器串聯(lián)在電路中，根據(jù)要求選擇下面所接的接線柱；
（2）在閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處；
（3）根據(jù)圖乙讀出電流表的示數(shù)；根據(jù)表中第1次電壓數(shù)據(jù)，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，由串聯(lián)電路電壓的特點和分壓原理確定滑片移動的方向；
根據(jù)繼續(xù)移動滑片判斷的電阻、電流的變化，由歐姆定律分析電路中的電流變化，確定電路發(fā)生的現(xiàn)象來分析；
（4）根據(jù)第一次數(shù)據(jù)計算出滑動變阻器的阻值，與變阻器規(guī)格比較得出結論；
（5）燈在額定電壓下的功率為額定功率，由P_L=U_LI_L計算燈的額定功率；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（6）燈泡的亮度由燈泡的電功率決定，功率越大，燈泡越亮．

解答 解：（1）因燈的額定電壓不2.5V，所以電壓表選用小量程，將電壓表與燈泡并聯(lián)；因要求滑片左移燈泡變亮，即左移時電流變大，滑動變阻器的電阻變小，則滑動變阻器的下面應連接左邊的接線柱，如下圖所示：

（2）為保護電路，閉合開關前，應將滑動變阻器滑片移至最右端，使其接入電路的阻值最大；
（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；由表中數(shù)據(jù)，第一次燈泡兩端的電壓為2.0V，低于額定電壓，要使燈泡正常發(fā)光，應增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，由串聯(lián)分壓原理可知，應減小滑動變阻器連入電路中的阻值，即將滑片向左端滑動，直到電壓表示數(shù)為2.5V；
小紅繼續(xù)移動滑片發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)出耀眼的光后便熄滅，說明此時滑動變阻器連入電路中的電阻很小，電路中的電流很大，燈的實際功率超過燈的額定功率而燒壞，電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內阻很大，所以電流表示數(shù)幾乎為0，電壓表兩接線柱與電源連通，電壓表示數(shù)接近電源電壓，電壓表的指針超過滿刻度，所以，電路中出現(xiàn)的故障可能是燈泡斷路；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理可知，當燈泡兩端的電壓最小時，變阻器的電壓最大，滑動變阻器的阻值最大，此時滑動變阻器兩端的電壓U_滑=6V-2V=4V；
則R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{4V}{0.36A}$=11.1Ω＞5Ω；由于甲的最大阻值太小，所以應選擇乙滑動變阻器；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，U_L=2.5V時，I_L=0.4A，所以額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.4A=1W；
由表中數(shù)據(jù)可知，通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據(jù)P=UI燈的實際功率也增大，燈絲的溫度升高，由于燈絲的電阻受溫度的影響，隨溫度的升高而增大，所以三次計算的燈絲電阻不一樣；
（6）由表2中數(shù)據(jù)可知，燈泡兩端的電壓越大、通過的電流越大，實際功率越大，燈泡越亮，所以燈泡的亮度是由燈泡的實際功率決定的．
故答案為：（1）見上圖；
（2）最右邊；
（3）0.36；左；燈泡斷路；
（4）乙；
（5）1W；燈絲電阻受溫度影響（隨溫度的升高而增大）；
（6）實際功率．

點評 本題是測量燈泡的功率，考查了電路的連接、實驗注意事項、器材的選擇、影響電阻大小的因素、燈的亮度的決定因素等知識，綜合性較強．