Question

8．在“測小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)”中：

（1）小昊設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路圖，按照電路圖正確連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表示數(shù)為零，而電壓表示數(shù)接近電源電壓．經(jīng)檢查，電流表是完好的，僅滑動變阻器或小燈泡存在故障，則電路中的故障是小燈泡斷路，排除故障后，閉合開關(guān)，仍發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表指針偏轉(zhuǎn)很小，要使小燈泡發(fā)光，只需向左移動滑動變阻器的滑片．
（2）觀察小燈泡在不同電壓下的亮度，讀出電壓表，電流表示數(shù)，實(shí)驗(yàn)記錄見表：由表格可知：該小燈泡額定電壓為2.5V．
（3）當(dāng)小燈泡兩端電壓為3V時(shí)，電流表指針位置如圖乙所示，請你將表格中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整．

實(shí)驗(yàn)序號	電壓U/V	電流I/A	小燈泡亮度	實(shí)際功率P/W
1	2	0.18	偏暗	0.36
2	2.5	0.2	正常發(fā)光	0.5
3	3		偏亮

（4）本實(shí)驗(yàn)除了能測出小燈泡的功率，小昊認(rèn)為還能測出小燈泡燈絲的阻值，同組的小華認(rèn)為還能探究電流與電壓的關(guān)系，你認(rèn)為小華同學(xué)的觀點(diǎn)是錯誤的，理由是：燈絲電阻隨溫度的變化而變化，無法控制導(dǎo)體的電阻一定．
（5）沒有了電壓表，小昊找來一個阻值為10Ω的電阻R，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路圖，也測出了小燈泡的額定功率，請將實(shí)驗(yàn)過程中的空白部分補(bǔ)充完整．
①只閉合開關(guān)S₁和S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.25A時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；
②只閉合開關(guān)S₁和S₃，保持變阻器滑片的位置不動，記錄電流表示數(shù)I；
③小燈泡額定功率表達(dá)式P_額=2.5V（I-0.25A）．

Answer 1

分析 （1）電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，據(jù)此判斷故障所在；連接電路時(shí)，滑動滑動變阻器的滑片置于阻值最大處，要使燈正常發(fā)光，要移動滑片使變阻器連入電路的電阻減��；
（2）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓即為額定電壓；
（3）確定電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算實(shí)際功率；
（4）根據(jù)歐姆定律，可求小燈泡燈絲的阻值；探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要保持電阻大小不變；
（5）根據(jù)P=UI在只有電流表和定值電阻測量出小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）閉合開關(guān)后，燈不亮，電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為與電壓表并聯(lián)的小燈泡斷路．（若滑動變阻器短路，則電流表示數(shù)不為0，燈亮；若滑動變阻器斷路，則電流表無示數(shù)，均與題目不符，排除了變阻器的故障）；
排除故障后，閉合開關(guān)，仍發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表指針偏轉(zhuǎn)很小，說明燈的電壓太小，滑動變阻器連入電路中的電阻太大．為了增大燈泡的電壓，就要減小變阻器兩端的電壓，根據(jù)分壓原理可知，要減小變阻器連入電路中的電阻，所以，需向左移動變阻器的滑片；
（2）由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)U=2.5V時(shí)燈泡正常發(fā)光，所以額定電壓為2.5V；
（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，電流表選用的是小量程，電流表小量程的分度值為0.02A，電流表示數(shù)為0.22A，小燈泡的實(shí)際功率：P=UI=3V×0.22A=0.66W；
（4）根據(jù)歐姆定律，能測出小燈泡燈絲的阻值；燈絲的電阻不是一個定值，而是隨溫度的升高而變大，而在探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要保持電阻大小不變，改變電壓，記錄對應(yīng)的電流，所以小華的觀點(diǎn)是錯誤的．
（5）I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．只閉合開關(guān)S₁和S₂，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表示數(shù)為0.25A時(shí)，小燈泡正常發(fā)光．
b．只閉合開關(guān)S₁和S₃，讀出電流表示數(shù)I．
c．P_燈=UI_燈=2.5V（I-0.25A）．
故答案為：（1）小燈泡斷路； 向左移動滑動變阻器的滑片； （2）2.5； （3）0.22； 0.66；   （4）小華；燈絲電阻隨溫度的變化而變化，無法控制導(dǎo)體的電阻一定；（5）0.25；記錄電流表示數(shù)I；2.5V（I-0.25A）．

點(diǎn)評 本題測量小燈泡的功率，考查電路的連接、常見故障的分析判斷、控制變量法的運(yùn)用等知識，屬于中等難度的題目．