Question

3．同學(xué)們在“探究小燈泡實際功率的規(guī)律”時，用兩節(jié)新干電池串聯(lián)組成的電源和標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡等元件連接了如圖甲所示的電路，請回答：

（1）連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開（選填“閉合”或“斷開”）；
（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移到A處（選填“A”或“B”）；
（3）實驗中，小飛發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)后，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡都不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近3V，則電路故障可能是小燈泡斷路．
（4）小飛排除故障后，進(jìn)行多次實驗，并記下相應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，繪制成如圖乙所示的I-U關(guān)系圖象．根據(jù)圖象可知，小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而增大（選填“增大”、“減小”或“不變”），小燈泡正常發(fā)光時的電功率為0.75W；
（5）另一組同學(xué)通過測額定電流計算小燈泡的額定功率時，電壓表突然壞了，又沒有好的電壓表更換，但有一個R=5Ω的定值電阻和另一個電流表K，小飛和他們一起討論找到了解決問題的方法，此方法應(yīng)是：先將定值電阻R與電流表K串聯(lián)再與小燈泡并聯(lián)，再調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表K的示數(shù)為0.5A即可．

Answer 1

分析 （1）連接電路時，為了防止短路而燒壞電路元件，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
（2）在閉合開關(guān)前，為了保護電路，應(yīng)將滑P移到阻值最大值處；
（3）電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，
說明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因；
（4）根據(jù)燈泡電流隨電壓的變化關(guān)系，由P=UI判斷燈泡實際功率如何隨電壓變化；
由圖象求出燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
（5）要測量燈泡的額定功率，需使燈泡兩端的電壓等于額定電壓，可將燈泡與電阻R并聯(lián)，
當(dāng)R兩端電壓等于2.5V時，燈泡正常發(fā)光，測出此時燈泡電流，由P=UI可得出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）連接電路時，為保護電路元件的安全，開關(guān)應(yīng)斷開．
（2）為了保護電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，由圖可知滑片應(yīng)移到A處；
（3）連好電路，小飛發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)后，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡都不亮，電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路；電壓表示數(shù)接近3V，說明電壓表與電源兩極相連，即電路故障應(yīng)為小燈泡斷路．
（4）由小燈泡的I-U圖象可知，隨著燈泡兩端的電壓增大，通過燈泡的電流增大，
根據(jù)P=UI可知，燈泡的實際功率增大．
由I-U圖象可知，當(dāng)燈泡的額定電壓U_額=2.5V時，所對應(yīng)的電流I_額=0.3A，
燈泡額定功率：P_額=U_額I_額=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）根據(jù)等效替代的思想，可通過計算定值電阻R₀的電壓間接得到燈泡L的電壓，所以將已知阻值的電阻R與小燈泡并聯(lián)，電流表K測定值電阻R的電流；
當(dāng)R兩端電壓為2.5V時燈泡正常發(fā)光，測出此時通過燈泡的電流即可．電路圖如下：

步驟：
①根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表K示數(shù)：
I_k=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A，此時燈泡正常發(fā)光；
②讀出此時電流表A的示數(shù)I_L；
③則小燈泡額定功率的表達(dá)式：P_額=U_額I_L=2.5V×I_L．
故答案為：
（1）斷開；（2）A；（3）小燈泡斷路；（4）增大；0.75；（5）將定值電阻R與電流表K串聯(lián)再與小燈泡并聯(lián)；0.5．

點評 本題主要考查了實驗注意事項、滑動變阻器的使用、電路故障分析、電功率的計算及U-I圖象等問題，是實驗的�？紗栴}，一定要牢固掌握；
本題的難點是特殊方法測額定功率，關(guān)鍵是知道可以利用電流表和已知阻值的電阻的組合當(dāng)電壓表使用．