Question

11．某校為了迎接中考物理實(shí)驗(yàn)考試，學(xué)校為實(shí)驗(yàn)室購買了一批規(guī)格為“2.5V 0.75W”的小燈泡，小亮利用其中一只燈泡做“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)．

（1）如圖甲為實(shí)驗(yàn)電路圖，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將乙圖中的實(shí)物電路補(bǔ)充完整．
（2）連接好電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至最右端（填“左”或“右”），閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近電源電壓，則產(chǎn)生此故障的原因可能是：
小燈泡燈絲斷路．
（3）故障排除后，閉合開關(guān)并移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，測得一組數(shù)據(jù)如表．其中第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表示數(shù)如圖丙，則第2次測得的電流是0.4A，測得的額定功率是1W．
（4）分析這組數(shù)據(jù)，你認(rèn)為該小燈泡是否合格：不合格．其原因是：電壓為2.5V時(shí)，其功率為1W，大于出廠規(guī)格．
（5）細(xì)心的小亮通過數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，小燈泡的電阻是變化的，原因是：燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小亮整理實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器的AP部分比金屬桿部分熱，這是因?yàn)锳P部分電阻比金屬桿部分大，根據(jù)焦耳定律，在電流和通電時(shí)間相同的情況下，AP部分產(chǎn)生的熱量多．

Answer 1

分析 （1）將電壓表與燈泡并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，切要接一上一下；
（2）閉合開關(guān)前，滑片置于最大阻值處，離接入的下面接線柱最遠(yuǎn)．
燈泡不發(fā)光，可能燈泡短路或斷路．電流表無示數(shù)，可以斷定燈泡斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓．
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值以及指針的未知讀出電流值．根據(jù)P=UI計(jì)算出其電功率；
（4）通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得燈泡的額定功率，與燈泡上標(biāo)注的額定功率進(jìn)行比較，如果相等則合格，否則不合格．
（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（6）電流流過電阻時(shí)要產(chǎn)生熱量，使電阻溫度升高，根據(jù)焦耳定律分析．

解答 解：（1）將電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表應(yīng)選擇0～3V的量程；滑動(dòng)變阻器已接了下面一個(gè)接線柱，可再接上面任意一個(gè)接線柱，如圖所示：

（2）閉合開關(guān)前，滑片處于最大阻值處起保護(hù)電路作用，滑片移至右端．
燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)→燈泡斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，示數(shù)接近電源電壓．
（3）電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，因此燈泡的額定電流為0.4A；
小燈泡的電功率為：P=UI=2.5V×0.4A=1W；
（4）P=UI=2.5V×0.4A=1W＞0.75W，所以，燈泡不合格．
（5）由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，燈泡兩端的電壓改變，使燈絲的溫度發(fā)生了變化，所以電阻改變；
（6）滑動(dòng)變阻器的AP部分與部分金屬桿串聯(lián)，通過的電流相等，由于AP部分的電阻大于金屬桿部分的電阻，由Q=I2Rt可知，相同時(shí)間內(nèi)AP部分產(chǎn)生的熱量較多，溫度較高．
故答案為：（1）見上圖；（2）右；小燈泡燈絲斷路；（3）0.40；（4）不合格；電壓為2.5V時(shí)，其功率為1W，大于出廠規(guī)格；
（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（6）AP部分電阻比金屬桿部分大，根據(jù)焦耳定律，在電流和通電時(shí)間相同的情況下，AP部分產(chǎn)生的熱量多．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及到選擇電壓表量程，滑動(dòng)變阻器接線柱，電壓表、滑動(dòng)變阻器的連入方式，判斷電路故障，讀電流表的示數(shù)，計(jì)算功率，以及判斷燈泡是否合格，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，給解題帶來困難．