Question

15．小陽(yáng)和小華兩位同學(xué)各自進(jìn)行“測(cè)定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω 2A”字樣．
（1）圖甲為實(shí)驗(yàn)電路，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將圖乙各實(shí)物元件連接起來(lái)；
（2）小陽(yáng)正確連接電路，在滑動(dòng)變阻器滑片P調(diào)至電阻最大值處后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡較暗，電流表、電 壓表示數(shù)如圖丙所示，則小陽(yáng)所用的電源電壓為4.5V；
（3）小陽(yáng)正確連接電路，在滑動(dòng)變阻器滑片P調(diào)至電阻最大值處后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不能發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)；則電路故障可能為燈泡短路（選填“斷路”、“短路”）；
（4）排除故障后，小華想利用原電路測(cè)量該小燈泡的電阻．閉合開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片 P，測(cè)得的五 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓表讀數(shù)/V	電流表讀數(shù)/A	燈泡電阻/Ω	燈泡電阻的平均值
1	0.5	0.16	3.13	R=$\frac{3.13+5.00+5.56+6.25+7.35}{5}$=5.46
2	1.0	0.20	5.00
3	1.5	0.27	5.56
4	2.0	0.32	6.25
5	2.5	0.34	7.35

a．根據(jù)上述表格，計(jì)算出小燈泡的額定功率為0.85W； 
b．你認(rèn)為小華的表格設(shè)計(jì)合理嗎？不合理（選填“合理”、“不合理”）；你的解釋是：燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化，不同電壓下燈的電阻不同，設(shè)計(jì)燈泡電阻的平均值一欄不合理．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，根據(jù)圖丙，電壓表電流表均選用小量程；
（2）分別根據(jù)電表小量程讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)變阻器的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)求電源電壓；
（3）小陽(yáng)正確連接電路，在滑動(dòng)變阻器滑片P調(diào)至電阻最大值處后閉合開(kāi)關(guān)，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路；小燈泡不能發(fā)光，電壓表無(wú)示數(shù)，則燈泡被短路而導(dǎo)致電壓表與導(dǎo)線并聯(lián)了；
（4）a．燈在額定電壓下的功率為額定功率，根據(jù)P=UI示燈的額定功率；
b．根據(jù)燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化作答．

解答 解：（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，各元件先后順序保持一致，電表均用小量程，注意正負(fù)接線柱的接法，滑動(dòng)變阻器滑片以左電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）圖乙丙中，電流表電壓表小量程分度值分別0.02A、0.1V，示數(shù)分別為I=0.14A、U_燈=1.7V，因變阻器連入電路中的電阻最大，此時(shí)變阻器的電壓U_滑=IR_滑=0.14A×20Ω=2.8V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，電源電壓
U=2.8V+1.7V=4.5V；
（3）經(jīng)分析，電路故障可能為燈泡短路；
（4）a．當(dāng)燈的電壓為額定電壓為2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流大小為0.34A，則燈的額定功率P=UI=2.5V×0.34A=0.85W；
b．燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化，不同電壓下燈的電阻不同，設(shè)計(jì)燈泡電阻的平均值一欄不合理．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）4.5；
（3）短路；
（4）a.0.85；b．不合理；燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化，不同電壓下燈的電阻不同．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)電功率和電阻，考查電路的連接、串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用、故障的分析、額定功率的計(jì)算及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，綜合性較強(qiáng)．