Question

10．如圖甲是小明和同學(xué)做“測(cè)定小燈泡額定電功率”實(shí)驗(yàn)的電路，電源電壓為6V，已知小燈泡正常工作時(shí)的電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)燈絲的電阻約為10Ω．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線把未連接完的實(shí)物電路連接成正確的完整電路（要求：導(dǎo)線不交叉且滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)燈泡變亮）．
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于B 端（選填“左”或“右”）．
（3）若閉合開關(guān)，燈炮不亮，經(jīng)檢查燈絲斷了，則電流表指針偏轉(zhuǎn)情況是不偏轉(zhuǎn)；電壓表指針偏轉(zhuǎn)情況是滿偏．
（4）更換相同規(guī)格燈泡后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為了使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)；小明進(jìn)一步測(cè)量并描繪出小燈泡的電流隨電壓變化的曲線如圖丙所示，通過圖象可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率為0.75W．
（5）另一位同學(xué)在連接好電路后，閉合開關(guān)，在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P的過程中發(fā)現(xiàn)：燈泡變亮?xí)r電壓表示數(shù)變小；燈泡變暗時(shí)，電壓表示數(shù)變大．經(jīng)檢查所用器材完好，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原可能是電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)了．
（6）他們繼續(xù)用上圖所示裝置來探究“電流與電壓的關(guān)系”．首先把5Ω的電阻接入原來小燈泡的位置，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器依次測(cè)得數(shù)據(jù)如表一所示．由表一可歸納出：在電阻不變的情況下，導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比．接著他們探究“電流與電阻的關(guān)系”．其操作步驟是分別把5Ω、10Ω、15Ω的電阻接入原小燈泡的位置，立即閉合開關(guān)記錄讀數(shù)如表二所示．由表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過導(dǎo)體的電流跟它的電阻不成反比，其原因可能是遺漏了重要的操作步驟，此步驟是：實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使定值電阻兩端電壓相等．．
表一

次數(shù)	電阻R=5Ω
	電壓U/V	電流I/A
1	1.0	0.2
2	1.5	0.3
3	2.0	0.4

表二

次數(shù)	電阻R/Ω	電流I/A
1	5	0.24
2	10	0.20
3	15	0.16

（7）下面表一表二分別是小明和小東各自進(jìn)行測(cè)量額定電壓為2.5V同一小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)：
表一

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	電壓 U/V	電流 I/A	電功率 P/W
1	1.5	0.16	0.240
2	2.5	0.25	0.625
3	2.8	0.27	0.756

表二

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電功率P/W	平均功率P/W
1	1.2	0.13	0.156	0.494
2	2.5	0.25	0.625
3	2.7	0.26	0.702

他們完成實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相互交流時(shí)，小明認(rèn)為該小燈泡的額定功率為0.625W而小東認(rèn)為該小燈泡的額定功率為0.494W，你認(rèn)為小明的說法正確．理由是額定功率是用電器在額定電壓下的功率，而不是功率的平均值．

Answer 1

分析 （1）將變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向左移動(dòng)，燈泡變亮，則電阻應(yīng)變小，電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)；
（2）連接電路中，開關(guān)應(yīng)斷開，滑片位于阻值最大端；
（3）根據(jù)故障原因是燈泡斷路，可知電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓；
（4）燈泡電壓小于額定電壓，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使接入電路的阻值變小，增大燈泡兩端的電壓，使電壓表示數(shù)達(dá)到燈泡額定電壓2.5V；根據(jù)圖象讀出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流值，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，燈泡逐漸變亮（電路中電流變大），而電壓表的示數(shù)變小，說明電壓表不是接在小燈泡的兩端，而是電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)了
（6）在電阻不變時(shí)，$\frac{U}{I}$的比值是定值，電流跟電壓成正比，否則不成正比．
由歐姆定律知，電壓一定時(shí)，電流跟電阻成反比，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電流跟電阻不成反比，沒有控制好前提條件不變；
（7）該實(shí)驗(yàn)是測(cè)量額定功率，額定功率是用電器在額定電壓下的功率，而不是功率的平均值，所以小東計(jì)算平均功率是錯(cuò)誤的．

解答 解：（1）將電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，
將變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片向左移動(dòng)，燈泡變亮，則電阻應(yīng)變小，所以變阻器下面應(yīng)連接左邊的A接線柱，如圖所示：

（2）連接電路中，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值應(yīng)最大，此時(shí)滑片P應(yīng)位于最右端即B端；
（3）閉合開關(guān)，燈泡不亮，故障原因是燈絲斷了，此時(shí)電路中沒有電流，電壓表與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)了，故電流表沒示數(shù)指針不偏轉(zhuǎn)，而電壓表的示數(shù)接近電源電壓，其指針滿偏；
（4）電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，電壓表讀數(shù)為2.2V，燈泡的電壓小于額定電壓，根據(jù)U=IR可知，要增大燈泡兩端的電壓，應(yīng)增大電路中的電流，減小電路中的電阻，即減小滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，所以滑片應(yīng)向A端（左端）移動(dòng)使燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V；
由圖象可知當(dāng)燈泡兩端電壓U=2.5v時(shí)，燈泡的額定電流I=0.3A；燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（5）在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，燈泡逐漸變亮（電路中電流變大），而電壓表的示數(shù)變小，說明電壓表不是接在小燈泡的兩端，而是電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)了；
（6）由表一得：$\frac{U}{I}$=定值，所以在電阻一定時(shí)，電流跟電壓成正比．
探究電流跟電阻關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變．
實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置，立即閉合開關(guān)，原燈泡位置接入的電阻越大，分擔(dān)的電壓越大，沒有保持電阻兩端的電壓不變，所以得到電流跟電阻不成反比．
實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使定值電阻兩端電壓相等．
（7）小明所認(rèn)為的電功率為額定電壓下的電功率，也就是額定功率，而小東把電功率求了平均值，這是不合適的，額定功率是用電器在額定電壓下的功率，而不是功率的平均值．所以小明是正確的．
故答案為：（1）如圖；（2）B；（3）不偏轉(zhuǎn)，滿偏；（4）左；0.75；（5）電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)了；（6）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使定值電阻兩端電壓相等；（7）小明；額定功率是用電器在額定電壓下的功率，而不是功率的平均值．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及電路連接、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的使用、電功率的計(jì)算、電路故障分析，綜合性強(qiáng)，有一定難度．