Question

9．天橋區(qū)某初中物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)想知道小燈泡的亮暗程度與什么因素有關(guān)．于是他們找來(lái)額定電壓是2.5V，電阻約10Ω左右的小燈泡，接在電源電壓恒為6V的電路中，按照?qǐng)D1所示的電路開(kāi)始探究．

（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，根據(jù)圖1所示的電路圖，將圖2所示的實(shí)物圖連接完整．
（2）同學(xué)們按圖正確連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)，小燈泡不亮，電壓表、電流表指針有微小偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值太大，則他們下一步的操作是移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值．
（3）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，電流表示數(shù)如圖3所示，請(qǐng)完成表所示的實(shí)驗(yàn)表格；要使燈泡正常發(fā)光應(yīng)向A端（左端）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻大約是10.4Ω．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4
U/V	1.40	2.00	2.50	2.80
I/A	0.15	0.20	0.24	0.25

（4）表為實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們測(cè)得的四次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在四次實(shí)驗(yàn)中觀察到，燈的亮度是后一次都比前一次亮．結(jié)合表中數(shù)據(jù)可以得出：小燈泡的實(shí)際功率越大，小燈泡越亮．
（5）曉宏同學(xué)在計(jì)算小燈泡的電功率時(shí)，求出四次電功率的平均值，請(qǐng)你結(jié)合學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解釋?zhuān)�他的這種做法是否正確：不正確，因?yàn)樾�燈泡的電功率與實(shí)際電壓有關(guān)，額定功率是指燈泡兩端電壓等于額定電壓時(shí)的電功率，而不是所測(cè)電功率的平均值．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程且串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）小燈泡不發(fā)光，電壓表、電流表正常偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路不存在斷路與短路，電路正常；偏角較小，說(shuō)明電路電阻太大，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，觀察小燈泡是否正常發(fā)光；
（3）電流表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)；
燈泡兩端電壓由2V增大到2.5V，燈泡電流要增大，需要減小電路電阻，減小滑動(dòng)變阻器的電阻，由實(shí)物電路確定滑片的移動(dòng)方向；
由額定電壓和表中數(shù)據(jù)記錄的額定電流，根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$求出燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻；
（4）分析表中電壓表和電流表示數(shù)的變化，根據(jù)P=UI分析實(shí)際功率的變化，進(jìn)一步得出實(shí)際功率和燈泡亮度之間的關(guān)系；
（5）燈泡在不同電壓下的電功率不同，額定功率是指額定電壓時(shí)的功率．

解答 解：（1）由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡的額定電流：
I=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以電流表量程選用0～0.6A，
應(yīng)將電流表0.6的接線(xiàn)柱與滑動(dòng)變阻器的上方其中一個(gè)接線(xiàn)柱相連，
燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；如下圖所示：

（2）剛閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大，電壓表和電流表的指針都正常偏轉(zhuǎn)，但示數(shù)較小，燈泡不亮，
說(shuō)明燈泡的實(shí)際功率太小，則下一步操作移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值．
（3）由圖2可知，電流表選用的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，根據(jù)圖3電流表指針的位置可以看出，電流表的讀數(shù)為0.20A．
電壓表示數(shù)是2V，要使小燈泡正常發(fā)光，需減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，
由圖2可知，應(yīng)向A端（或左端）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使燈泡兩端電壓變大，直至電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V為止．
小燈泡的額定電壓U_額=2.50V，對(duì)應(yīng)的額定電流I_額=0.24A，
由I=$\frac{U}{R}$得，小燈泡的電阻：
R=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{2.50V}{0.24A}$≈10.4Ω．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，電壓表和電流表的示數(shù)逐漸增大，根據(jù)P=UI可知，小燈泡的實(shí)際功率逐漸增大，
燈的亮度是后一次都比前一次亮，故可以得出：小燈泡實(shí)際功率越大，小燈泡越亮．
（5）小燈泡的電功率與實(shí)際電壓有關(guān)，額定功率是指燈泡兩端電壓等于額定電壓時(shí)的電功率，
而不是所測(cè)電功率的平均值，因此該同學(xué)的做法是不正確的．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；
（2）滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大；移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值；
（3）0.20；A端（或左端）；10.4；
（4）小燈泡實(shí)際功率越大；
（5）不正確，因?yàn)樾�燈泡的電功率與實(shí)際電壓有關(guān)，額定功率是指燈泡兩端電壓等于額定電壓時(shí)的電功率，而不是所測(cè)電功率的平均值．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路的連接、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、電表讀數(shù)、求燈泡的電阻、燈泡亮度與實(shí)際電功率的關(guān)系等問(wèn)題，是一道電學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題，也是�？碱}型，一定要掌握．