Question

2．學(xué)校實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買了一批規(guī)格為“2.5V  0.75W”的小燈泡，小明利用其中一只小燈泡做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)：
（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，幫小明將圖1中的電路連接完整，要求滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)要變大；

（2）小明連接完電路后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)接近電源電壓，反復(fù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)基本不變．發(fā)生故障的原因可能是滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱，或者燈泡斷路．
（3）排除故障后，小明移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，將三次實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)記錄到表中；當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表示數(shù)如圖2，其讀數(shù)為0.4A，此時(shí)小燈泡的電功率為1W；

次數(shù)	第一次	第二次	第三次
電壓/V	2	2.5	2.8
電流/A	0.34		0.42

（4）小明查看了小燈泡的說(shuō)明書(shū)，了解到生產(chǎn)這批小燈泡鎢絲的橫截面積是一定的．分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可推測(cè)這個(gè)小燈泡內(nèi)鎢絲的長(zhǎng)度與合格產(chǎn)品相比是短了．（選填“長(zhǎng)了”或“短了”）
（5）請(qǐng)寫(xiě)出小明在該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的一條注意事項(xiàng)：閉合開(kāi)關(guān)前，為了保護(hù)電路，變阻器的滑片移到最大阻值處；（或調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，眼睛應(yīng)注意觀察電壓表的表盤(pán)）．．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)接入電路中，根據(jù)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)要變大確定其接線柱；
（2）電壓表的示數(shù)接近電源電壓，則說(shuō)明變阻器分得電壓接近為0，反復(fù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)基本不變．變阻器失去了變阻的作用據(jù)此分析；
電壓表的示數(shù)接近電源電壓，反復(fù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)基本不變，即電壓表示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明電壓表與電源連連通，據(jù)此分析；
（3）由圖示電流表確定其分度值，讀出其示數(shù)，由P=UI求出燈泡功率．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用歐姆定律求出燈絲實(shí)際電阻，根據(jù)燈泡額定功率與額定電壓應(yīng)用電功率變小公式求出燈泡電阻，由影響電阻大小的因素，根據(jù)兩電阻值關(guān)系，分析答題．
（5）可從保護(hù)電路的角度，分析在該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)接入電路中，滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)要變大（電壓表測(cè)燈泡兩端電壓），根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器兩端電壓減小，由分壓原理可知，變阻器連入電路中的電阻變小，由圖可知應(yīng)將其右下角接線柱接入電路中，如圖所示：

（2）小明連接完電路后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)接近電源電壓，則說(shuō)明變阻器分得電壓接近為0，反復(fù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)基本不變，即變阻器失去了變阻的作用，發(fā)生故障的原因可能是：滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱或滑動(dòng)變阻器短路了；
發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)接近電源電壓，反復(fù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)基本不變，即電壓表示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明電壓表與電源連通，則可判斷燈泡斷路了；
（3）由圖1可知，電流表量程是0～0.6A，其分度值為0.02A，所以當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表示數(shù)為0.4A，燈泡功率P=UI=2.5V×0.4A=1W；
（4）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，根據(jù)歐姆定律燈泡的實(shí)際電阻R=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω；
燈上標(biāo)有“2.5V 0.75W”表示燈泡額定電壓是2.5V，額定功率為0.75W，
根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻應(yīng)為R′=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{0.75W}$≈8.3Ω，
比較可知燈泡實(shí)際的電阻小于理論值，根據(jù)影響電阻大小的因素，在材料、橫截面積不變的情況下，實(shí)際燈絲的長(zhǎng)度與合格產(chǎn)品相比是短了；
（5）閉合開(kāi)關(guān)前，為了保護(hù)電路，變阻器的滑片移到最大阻值處；（或調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，眼睛應(yīng)注意觀察電壓表的表盤(pán)）．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱；斷路；（3）0.4；1；（4）短了；
（5）閉合開(kāi)關(guān)前，為了保護(hù)電路，變阻器的滑片移到最大阻值處；（或調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，眼睛應(yīng)注意觀察電壓表的表盤(pán)）．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡電功率，考查了實(shí)物電路的連接、電路故障分析、電表讀數(shù)、求燈泡額定功率及影響電阻大小的因素，是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的常考問(wèn)題，綜合性較強(qiáng)．