Question

12．在測定額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率（正常發(fā)光時電阻約為8Ω）的試驗中，電源為兩節(jié)新干電池．

（1）連接電路時，開關應斷開，請用筆畫線將圖甲電路連接完整，要求滑片P向左滑動時，滑動變阻器接人電路的電阻變�。�
（2）電路連接后，閉合開關，移動滑片（未達到最小阻值），發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障可能是燈泡短路．
（3）排除故障后，為了測量小燈泡的額定功率，調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡額定功率是0.75W．
（4）某同學在測另外一個小燈泡額定功率過程中，她用同一套器材做了三次實驗，獲得三組數(shù)據(jù)，并進行了數(shù)據(jù)處理，如下表：

實驗序號	電流示數(shù)/A	額定功率/W	額定功率的平均值/W
1	0.71	2.698	P額=$\frac{2.689+2.622+2.584}{3}$=2.635
2	0.69	2.622
3	0.68	2.584

①這樣處理數(shù)據(jù)的方法是否正確？正確（正確/不正確），其理由是三次實驗都是測量燈泡的額定功率，求平均值可以減小誤差．
（5）若實驗中電流表壞了，為了測量小燈泡的額定功率，小明選用一個R₀=5Ω的電阻，設計了如圖丁的電路及實驗方案：
①調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為額定電壓；
②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，測出R₀兩端的電壓U₀，通過計算得到小燈泡的額定功率．
指出他的設計方案中存在的兩個問題：
問題一：無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；問題二：只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，連接電路過程中開關應該斷開；滑片P向左滑動時，接入電阻變小，則變阻器的下面應接左邊的接線柱；
（2）發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，則電路為發(fā)生短路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的用電器兩端無電壓，則與電壓表并聯(lián)的電路短路；
（3）要測燈泡的額定功率，應使燈泡兩端的電壓等于其額定電壓；根據(jù)圖丙讀出電流表的示數(shù)，由P=UI計算出燈泡的額定電功率；
（4）由于在進行讀數(shù)時，具有誤差，所以雖然用同一套器材做了三次實驗，結(jié)果也會有差別，此時可以用求平均值的方法來減小誤差；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的特點分析燈泡是否能夠正常發(fā)光；電壓表并聯(lián)在電路中，電流應由正接線柱流入，負接線柱流出．

解答 解：（1）連接電路時，開關應斷開；將變阻器串聯(lián)在電路中，滑片P向左滑動時，接入電阻變小，則變阻器的下面應接左邊的接線柱，如圖所示：

（2）燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則可能與電壓表并聯(lián)的燈泡短路；
（3）要測量燈泡的額定功率，應使燈泡兩端的電壓等于其額定電壓，則應調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V；由圖丙知，電流表選擇0～0.6A的量程，示數(shù)為0.3A；則額定電功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）由于在進行電壓表和電流表的讀數(shù)時，存在誤差，所以測得的功率有差異；因為是用同一套器材測量燈泡的額定功率，所以可以通過求平均值的辦法減小誤差，做法正確．
（5）由題意知，電源電壓約為3V，R₀=5Ω，燈泡正常發(fā)光時電阻約為8Ω，當變阻器電阻為零時，設燈泡兩端的電壓為U，
根據(jù)串聯(lián)分壓可知：$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3V-U}{{R}_{0}}$，即$\frac{U}{8Ω}$=$\frac{3V-U}{5Ω}$解得：U≈1.8V＜2.5V，所以無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；
保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．
故答案為：
（1）斷開；見上圖；
（2）燈泡短路；
（3）2.5；0.75；
（4）正確；三次實驗都是測量燈泡的額定功率，求平均值可以減小誤差；
（5）無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，都不能使燈泡正常發(fā)光；只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．

點評 本題是測量小燈泡的額定功率實驗，考查了電路的連接、電路故障的分析、電流表的讀數(shù)及電功率的計算，同時考查了對實驗設計的分析．