Question

甲、乙兩組同學(xué)做“測定小燈泡的電功率”實驗，器材完好，電源電壓為4.5伏，且保持不變，幾個不同的小燈都標(biāo)有“2.5伏”字樣，有若干個2種規(guī)格的滑動變阻器，其中A規(guī)格標(biāo)有“20Ω2A”字樣，B規(guī)格標(biāo)有“5Ω3A”字樣．
（1）甲組同學(xué)選用A規(guī)格的滑動變阻器，并按圖所示的電路圖連接．該同學(xué)在連接電路時，應(yīng)將開關(guān)處于 ________狀態(tài)；閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P置于 ________端．（選填“左”或“右”）
（2）實驗電路接好后，合上開關(guān)時，部分同學(xué)發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)故障，主要有下表所列的兩種情況，請根據(jù)現(xiàn)象和檢測結(jié)果指出故障的可能原因：

故障現(xiàn)象	檢測	故障原因
燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變	滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱
燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)不變	燈泡斷路

（3）排除故障后，該組同學(xué)將滑動變阻器的滑片P移至某一位置時，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為1.2V，此時他應(yīng)向 ________移動滑動變阻器的滑片P（選填“左”或“右”），直至小燈泡正常發(fā)光，此時滑片的位置恰好在變阻器中點上（即變阻器連入電路的電阻為10歐），則該小燈的額定功率為 ________瓦．

（4）乙組同學(xué)同樣按圖正確連按電路，實驗步驟操作正確．當(dāng)閉合電鍵S后，發(fā)現(xiàn)小燈發(fā)光較亮，電流表與電壓表的示數(shù)分別如圖所示，則此時實驗選用了 ________規(guī)格的滑動變阻器．（選填“A”或“B”），若移動該變阻器的滑片，則該小燈泡 ________正常發(fā)光．（選填“能”與“不能”）
（5）下表為其中某小組的實驗記錄分析表：

實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	2.0	0.17	0.34	P額==0.5
2	2.5	0.2	0.5
3	3.0	0.22	0.66

老師認為該小組數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認為該小組的錯誤是：________．
老師提醒同學(xué)仔細研究實驗所得的數(shù)據(jù)，還能發(fā)現(xiàn)實驗中小燈泡燈絲的電阻 ________（選填“變大”、“不變”或“變小”），你認為產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是：________．

Answer 1

解：（1）①為了保護電路，在接線過程中，開關(guān)應(yīng)斷開，以避免因接線錯誤造成短路將電源燒壞．
②同理為了避免電路中電阻過小而燒壞電源，在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)移到阻值最大處．
（2）①燈泡較暗，說明電路中電阻很大，同時移動滑片時，現(xiàn)象不變，說明滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱．
②電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路或電流表短路，而燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，說明燈泡斷路．
（3）①由圖可知，電壓表測燈泡兩端電壓，所以燈泡的實際電壓U_L實=1.2V＜2.5V，
要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)增大電路中電流，減小電阻，而變阻器左部分連入電路，故應(yīng)將滑片向左移動．
②∵燈泡正常發(fā)光，∴U_L=2.5V，變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
電路中電流I===0.2A，
∴該小燈的額定功率P_額=U_L×I=2.5V×0.2A=0.5W．
（4）①由圖可知，U_L′=2.7V，I′=0.36A，變阻器兩端電壓U_滑′=U-U_L′=4.5V-2.7V=1.8V，
∴變阻器最大值R_滑===5Ω，故用的是B規(guī)格的滑動變阻器．
②由于燈泡的實際電壓大于額定電壓，要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)增大變阻器的阻值，而此時變阻器已處于最大值，
故移動該變阻器的滑片，不能使燈泡正常發(fā)．
（5）①由于燈泡的實際功率不是定值，所以不能通過求平均值的方法來求功率．
②根據(jù)歐姆定律分析表中數(shù)據(jù)可知，燈泡電阻變大；而燈絲的長度、橫截面積、材料都未變，但由于電流的熱效應(yīng)，燈絲溫度在升高，使其電阻變大．
故答案為：（1）斷開、右；（2）滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱、燈泡斷路；
（3）左、0.5；（4）B、不能；（5）不應(yīng)該求功率的平均值、變大、燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
分析：（1）為了保護電路，在接線過程中，開關(guān)應(yīng)斷開；在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)移到阻值最大處；
（2）燈泡較暗，說明電路中電阻很大，移動滑片，現(xiàn)象不變，說明滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱；電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路或電流表短路，而燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，說明燈泡斷路；
（3）因為電壓表的示數(shù)為1.2V＜2.5V，所以應(yīng)減小電阻，以增大電流；根據(jù)小燈泡正常發(fā)光可知燈泡兩端電壓，從而可求滑動變阻器兩端電壓，根據(jù)歐姆定律可求電路中電流，再由P=UI可求額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點和電壓表的示數(shù)可求變阻器兩端電壓，再根據(jù)歐姆定律可求變阻器最大值，將此最大值與A、B的最大值進行比較得出結(jié)論；因為2.7V＞2.5V，變阻器處于最大值，所以移動該變阻器的滑片，不能使燈泡正常發(fā)光；
（5）由于燈泡的實際功率不是定值，所以不能求平均值；根據(jù)歐姆定律將三次的電阻求出進行比較，然后結(jié)合電阻的影響因素得出結(jié)論．
點評：測用電器功率的實驗方法與測電阻的方法相同，也用伏安法．測量出的幾組彼此對應(yīng)的U、I值結(jié)合公式R=和P=UI，分別能達到各自實驗?zāi)康模�不同的是要測額定功率，則要靠移動變阻器的滑片使用電器兩端電壓等于其額定電壓．