Question

5．小宜同學(xué)做“測量小燈泡電功率”的實驗，電源電壓恒定為6V，標有“2.5V”字樣的待測小燈泡，正常發(fā)光時的電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的規(guī)格為“50Ω、1A”．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線將甲圖中未完成的實物電路連接完整．

（2）按圖連接電路后，閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，經(jīng)檢查，導(dǎo)線連接完好，則電路的故障是：燈泡斷路．排除故障后，再次閉合開關(guān)時，小燈泡發(fā)出耀眼的光后立即熄滅，小宜在操作過程中的不當之處是：滑動變阻器的滑片未移至阻值最大處．
（3）糾正錯誤后，繼續(xù)進行實驗：閉合開關(guān)后，移動滑片P至某一位置，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其示數(shù)為2.3V，為了讓小燈泡正常發(fā)光，小宜應(yīng)該將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）移動．
（4）小宜同學(xué)在實驗中為了能得到比較準確的小燈泡的額定功率，改變接入電路的滑動變阻器的阻值，分別得到三組數(shù)據(jù)，如下表：

實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	2.0	0.18	0.36	P額=$\frac{0.36+0.60+0.78}{3}$ =0.58
2	2.5	0.24	0.60
3	3.0	0.26	0.78

你認為小宜求平均值得到額定功率的數(shù)據(jù)處理方法是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的，正確的測量結(jié)果是P_額=0.60W．
（5）另外一位同學(xué)還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）求出燈正常工作時的電流大小確定電流表的量程，變阻器接線柱按一上一下原則與電流表串聯(lián)接入電路中；
（2）將滑動變阻器的滑片移到最左端時，變阻器連入電路中的電阻為0，燈不亮，可能是斷路或?qū)嶋H功率太��；電壓表有較大的示數(shù)說明電壓表與電源兩極連通，說明與電壓表并聯(lián)的部分之外不存在斷路，則故障是與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路了；
閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出電壓表的示數(shù)，電壓表的示數(shù)小于燈泡的額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點和分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）燈泡在不同電壓下的電功率不同，燈在額定電壓下的功率為額定功率，求電功率的平均值無意義；
（5）燈泡的燈絲電阻受溫度影響，根據(jù)串聯(lián)電路特點與歐姆定律分析答題

解答 解：（1）正常發(fā)光時的電阻約為10Ω，電流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表選用0～0.6A量程；
，滑動變阻器一上一下與電流表串聯(lián)接入電路，如下圖所示；

（2）經(jīng)分析，閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，經(jīng)檢查，導(dǎo)線連接完好，則電路的故障是：則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
閉合開關(guān)時，小燈泡發(fā)出耀眼的光后立即熄滅，說明電路中的電流太大，電阻太小，滑動變阻器的滑片未移至阻值最大處；
（3）電壓表使用0～3V量程，分度值為0.1V，電壓為2.3V；小于燈的額定電壓，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.3V增大到2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，應(yīng)減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，滑動變阻器連入電路中的電阻要減小，滑片向左端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
（4）燈泡的電壓不同，電流不同，功率不同，額定功率一定是燈泡額定電壓下的功率，將不同電壓下不同的電功率取平均值是沒有意義的，也是錯誤的．
額定功率一定是燈泡額定電壓下的功率，由表格知，燈泡在額定電壓2.5V下的額定功率為0.60W；
（5）小燈泡換成定值電阻R，是因為燈絲電阻會受溫度影響；
電源電壓為6V，電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器分壓為6V-2V=4V，定值電阻兩端電壓的是變阻器電壓的$\frac{1}{2}$，根據(jù)分壓原理，定值電阻阻值的大小為滑動變阻器接入電路的阻值的$\frac{1}{2}$，因滑動變阻器最大阻值為50歐姆，因此定值電阻最大阻值為$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．
故答案為：（1）見上圖；
（2）燈泡斷路；滑動變阻器的滑片未移至阻值最大處；
（3）2.3；左；
（4）錯誤；0.60；
（5）25．

點評 本題測燈的電功率以，考查了電路連接、故障分析、電表讀數(shù)、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、求功率、數(shù)據(jù)的處理等問題，并考查了探究電流與電阻的關(guān)系實驗對器材的要求及控制變量法的運用支．