Question

4．如圖是小明測(cè)量小燈泡電功率的電路圖．提供的器材有：小燈泡（額定電壓2.5V）、電流表、電壓表、開關(guān)、電源（電壓恒為6V）各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（“20Ω，2A”、“50Ω，1A”）兩個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）小明選擇的電壓表量程是0～3V．閉合開關(guān)前，滑片P置于最右端．
（2）閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑片P，當(dāng)電壓表的示數(shù)為1V時(shí)，電流表的示數(shù)（如圖乙所示）為0.2A，此時(shí)小燈泡的功率為0.2W．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明粗心大意，沒有記錄小燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)，他根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出燈絲電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，再根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，計(jì)算出燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)的功率P=$\frac{{U}_{1}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5）^{2}}{5Ω}$=1.25W．小燈泡的額定功率小于1.25W（選填“大于”、“等于”或“小于”）．理由是燈泡的電阻隨溫度的升高而增大．
【知識(shí)拓展】
小明選擇的變阻器規(guī)格是50Ω，1A．

Answer 1

分析 （1）電壓表測(cè)小燈泡的電壓，由小燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，為防止開關(guān)閉合時(shí)電路中的電流過大，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處于最大阻值處；
（2）根據(jù)電流表所用量程，明確最小分度，再讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算電功率；
（3）燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，電壓越大時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率越大，燈泡會(huì)越亮，溫度升高，因此電阻增大，根據(jù)電壓表的示數(shù)來確定燈泡兩端電壓，燈泡與變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路中的電流電壓規(guī)律計(jì)算變阻器接入電路中的電阻，從而進(jìn)行選擇合適的變阻器．

解答 解：
（1）由題可知，小燈泡的額定電壓2.5V，因此電壓表采用0-3V量程；為防止電路中電流過大，開關(guān)閉合前，滑片應(yīng)處于最大阻值處，由圖甲可知，滑片P應(yīng)滑至最右端；
（2）由圖可知，電流表采用0-0.6A量程，可讀數(shù)示數(shù)為0.2A，此時(shí)燈泡的功率P=UI=1V×0.2A=0.2W；
（3）第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出燈泡電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，
再計(jì)算出燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)的功率P=$\frac{{U}_{1}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5）^{2}}{5Ω}$=1.25W；
當(dāng)燈泡兩端電壓增大時(shí)，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大，
則燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R′＞5Ω，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡的額定功率小于計(jì)算得到的1.25W．
由（2）可知，電源電壓為6V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U_滑=6V-1V=5V；
此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{5V}{0.2A}$=25Ω，所以選用的是“50Ω，1A”的滑動(dòng)變阻器；
故答案為：
（1）0～3V；最右端；（2）0.2；0.2；（3）小于；燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；50Ω，1A．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)，考查了歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用，電壓表、滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，同時(shí)考查了燈絲電阻與溫度的關(guān)系，這些都是實(shí)驗(yàn)中容易忽略的問題．