Question

8．在“測定小燈泡的電功率”實驗中，電源由兩節(jié)新干電池組成，小燈泡L標(biāo)有“2.5V”字樣，滑動變阻器標(biāo)有“10Ω 1Α”字樣．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中實物電路正確連接完整．要求：閉合開關(guān)S前，移動變阻器的滑片P至左端時，變阻器連入電路的阻值最大．
（2）連接好電路，閉合開關(guān)，觀察到燈泡L不發(fā)光，電壓表示數(shù)為零．將電壓表分別正確并聯(lián)在AB、AC、AD兩端，發(fā)現(xiàn)U_AB=U_AC=0，U_AD＞0．請判斷，發(fā)生故障的是CD斷路 （選填：AB、BC或CD）．

實驗次數(shù)	電壓表示數(shù)U/V	電流表示數(shù)I/A
1	2.0	0.17
2	2.5	0.20
3	3.0	0.22

（3）故障排除后，小明通過實驗測得如表所示的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)可知燈泡的額定功率是0.5W．
（4）小明又取了一個規(guī)格、型號完全相同的舊燈泡進行實驗，發(fā)現(xiàn)在額定電壓下工作時，燈泡亮度明顯偏暗，小明仔細觀察，發(fā)現(xiàn)這只燈泡的玻璃內(nèi)壁變黑，燈絲變細，消耗的實際功率變小的緣故（選填“大”或“小”）．
（5）小王通過表格中的實驗數(shù)據(jù)，比較出“實際電壓是額定電壓一半時的電功率P₁”和“實際電流是額定電流一半時的電功率P₂”的大小，則P_1大于P₂（選填“大于”、“小于”或“等于”）．
（6）小明將燈泡換成阻值為5Ω的定值電阻繼續(xù)探究“電流與電阻關(guān)系”，他調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2V，讀出電流表的示數(shù)，并記錄在表格中，他接著進行正確的操作，將10Ω的電阻接入電路，為讀取正確的電流值，他應(yīng)將滑動變阻器的滑片向左移（選填“左”、“右”），當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時，停止調(diào)節(jié)，讀出電流表示數(shù)．按照小明的實驗設(shè)計，為了能完成實驗，所選定值電阻的最大值為20Ω．

Answer 1

分析 （1）測定小燈泡電功率的實驗中，電壓表測燈泡兩端電壓，利用滑動變阻器調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓，應(yīng)將變阻器串聯(lián)接入電路，根據(jù)要求完成實物連接；
（2）燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，可能是燈泡短路或斷路造成，故障類型應(yīng)根據(jù)電壓表示數(shù)情況判斷；
（3）由表格數(shù)據(jù)，找到燈泡額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI計算額定功率；
（4））在兩端電壓一定時，用電器消耗的功率的變化用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析；
（5）如果燈泡電阻不隨溫度變化，則U_L=$\frac{1}{2}$U_額時的電流I=$\frac{1}{2}$_額，其P_實=$\frac{1}{4}$P_額；實際上燈泡電阻隨溫度升高而增大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析實際功率與額定功率的關(guān)系；
如果燈泡電阻不隨溫度變化而變化，I_L=$\frac{1}{2}$I_額時，燈泡實際功率P_實=$\frac{1}{4}$P_額；實際上燈泡溫度越低，燈泡電阻越小，通過燈泡電流為其額定電流一半時，根據(jù)根據(jù)P=I²R分析實際功率與額定功率的關(guān)系；
（6）要探究電流與電阻的關(guān)系，需要改變接入電路的定值電阻的阻值，同時保持兩端電壓一定；然后根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點確定滑片移動的方向；
探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端電壓保持不變；如果定值電阻阻值太大，定值電阻分壓太大，把滑動變阻器阻值全部接入電路后，定值電阻兩端電壓仍會大于電阻兩端應(yīng)保持的電壓，無法進行實驗；應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出定值電阻的最大阻值．

解答 解：
（1）測定小燈泡電功率的實驗中，電壓表測燈泡兩端電壓，由題燈泡額定電壓2.5V，所以電壓表應(yīng)使用0-3V量程，利用滑動變阻器調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓，應(yīng)將變阻器串聯(lián)接入電路，閉合開關(guān)P在左端處于最大值，所以應(yīng)將右下接線柱接入電路，如圖所示：
；
（2）觀察到燈泡L不發(fā)光，電壓表示數(shù)為零，有可能是燈泡短路或斷路造成的，發(fā)現(xiàn)_AB=U_AC=0，U_AD＞0，說明從D點、燈絲、電流表、滑動變阻器到電壓的正負極是通路，所以是CD之間發(fā)生了斷路；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為2.5V時正常工作，通過的電流為0.2A，所以燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）一個規(guī)格型號完全相同的舊燈泡由于使用時間很久，鎢絲發(fā)生升華現(xiàn)象而變細；燈絲電阻變大，則照明電路里，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，消耗的功率變小，即實際功率減小；
（5）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，燈泡實際電壓為其額定電壓一半時，燈泡電阻減小，它的實際功率P₁＞$\frac{1}{4}$P_額；
根據(jù)P=I²R，實際電流等于額定電流一半時，燈泡電阻減小，實際功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_額．
故P₁＞P₂；
（6）定值電阻R的阻值由5Ω更換為10Ω時，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點可知，定值電阻兩端電壓變大，因此需增大滑動變阻器兩端電壓，即增大滑動變阻器接入電路的阻值，故將滑片向左移動，直到電壓表的示數(shù)為2V；
（4）電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，
當(dāng)接入電路的阻值太大時，滑動變阻器分壓仍小于1V，無法繼續(xù)進行實驗；
當(dāng)滑動變阻器阻值全部接入電路時，
電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
此時接入電路的定值電阻阻值最大，
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
故答案為：
（1）見上圖；（2）CD；（3）0.5；（4）��；（5）大于；（6）左；20．

點評 本題考查了實物圖的連接、滑動變阻器的使用、歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點和電功率等知識掌握情況．要明確：探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變；應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出定值電阻阻值．