Question

2．在測定“小燈泡額定電功率”的實驗中，電源電壓保持不變，小燈泡額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．

（1）如圖1，連線時開關應斷開，滑動變阻器滑到A（選填“A”或“B”）端．
（2）檢查電路連接無誤，閉合開關后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不動，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是燈絲斷了．
（3）另一組的吳敏同學在連線時，不小心將線接錯了，使開關閉合后，移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變大時，電壓表示數(shù)卻變小，你分析一下產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因是電壓表并在滑動變阻器兩端．
（4）故障排除后，閉合開關，移動變阻器滑片P到某一點時，電流表示數(shù)（如圖2甲）所示為0.2A，電壓表示數(shù)（如圖2乙所示）為2V．若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖中變阻器滑片P向B端（填“A”或“B”）移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．

實驗次數(shù)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	燈泡亮度
1	0.5	0.1	不發(fā)光
2	2.0		發(fā)光較暗
3	2.5		正常發(fā)光
4	4.2	0	不發(fā)光

（5）記錄的部分實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象如上表所示．分析表中實驗數(shù)據(jù)可知：第1次實驗中，小燈泡不發(fā)光的原因是滑動變阻器接入阻值太大，所用電源電壓為4.2V．
（6）由于劉江粗心大意，沒有記錄燈泡正常發(fā)光時電流表的示數(shù)，于是他根據(jù)第一次實驗數(shù)據(jù)計算出燈泡電阻：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω，再計算出燈泡的額定功率：P=$\frac{{{U}_{3}}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{5Ω}$=1.25W．請你對劉江計算額定功率的方法作出評價：小燈泡的額定功率小于（選填“大于”“等于”或“小于”）1.25W，理由是燈絲電阻隨溫度的升高而變大．

Answer 1

分析 （1）為了保護電路，連接時，開關應是斷開的，滑動變阻器的滑片應放在阻值最大處；
（2）電流表指針幾乎不動，電路中無電流，則為斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的之外部分一定完好，據(jù)此確定故障所在；
（3）電流表示數(shù)變大時，根據(jù)歐姆定律可知定值電阻兩端的電壓變大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓減小，據(jù)此判斷實驗現(xiàn)象的原因；
（4）根據(jù)圖甲讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的關系確定滑動變阻器滑片的移動方向；根據(jù)圖乙讀出電流表示數(shù)；
（5）第一次實驗燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，但是太小，電路電流小，電路總電阻太大，滑動變阻器連入電路的阻值太大；
當滑動變阻器連入電路的電阻減小到一定值時，電路電流增大，燈泡電壓增大，超過燈泡的額定電壓，燒斷燈絲，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓；
（6）燈泡電壓增大，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)光時的電阻大于第一次實驗時的燈絲電阻，即：R＞5Ω；根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算的額定功率偏大．

解答 解：
（1）連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器的滑片應放在最大阻值處，即放在A端；
（2）電路中無電流，則為斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的之外部分一定完好，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡所在支路斷路而導致電壓表串聯(lián)在電路中了，可能的原因是小燈泡斷路（或小燈泡壞了或燈座處接觸不良）；
（3）閉合開關移動滑片，電流表示數(shù)增大，說明電路電阻減小，因串聯(lián)電路中導體兩端電壓與其阻值成正比，電壓表示數(shù)減小，說明并聯(lián)的電阻減小了，所以原因是電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端了；
（4）由圖甲可知，電流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.2A；
由圖乙可知，電壓表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是2V＜2.5V，要使燈泡正常發(fā)光，應向B移動滑動變阻器的滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端的電壓增大，直到電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓為止；
（5）第一次實驗不發(fā)光，是因為滑動變阻器連入電路電阻較大，使電路總電阻較大，電路電流很小，燈泡的實際功率太小，不能使燈泡發(fā)光；
當電路電流增大到一定程度，燈泡電壓增大，超過燈泡的額定電壓時，燈泡的燈絲被燒斷，電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓，所以電源電壓為4.2V；
（6）第一次實驗燈絲電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω，
燈泡兩端電壓增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大，
R'＞5Ω，利用功率：P=$\frac{{{U}_{3}}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{5Ω}$=1.25W，計算的額定功率偏大，所以燈泡的額定功率小于1.25W．
故答案為：（1）斷開；A；（2）燈絲斷了；（3）電壓表并在滑動變阻器兩端；（4）0.2；2；B；（5）滑動變阻器接入阻值太大； 4.2；（6）小于；燈絲電阻隨溫度的升高而變大．

點評 本題從給定的表格中分析電路正確連接后，燈泡不發(fā)光的原因；燈絲燒斷，判斷電源電壓；燈絲電阻與溫度的關系；正確計算額定功率的方法；已知條件都包含在表格中，需要學生從表格中搜尋信息，這是關鍵．