Question

8．小欣同學(xué)做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，電源電壓恒定為6V，標(biāo)有“2.5V”字樣的待測(cè)小燈泡，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω，所用滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“50Ω  1A”．
（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲中未完成的實(shí)物電路連接完整；

（2）按圖連接電路后，閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，經(jīng)檢查，導(dǎo)線連接完好，則電路的故障是燈泡處開路（合理均可）．排除故障后，再次閉合開關(guān)時(shí)，小燈泡發(fā)出耀眼的光后立即熄滅，小欣在操作過程中的不當(dāng)之處是滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻過小；
（3）糾正錯(cuò)誤后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑片P至某一位置，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其示數(shù)為2.3V，為了讓小燈光正常發(fā)光，小欣應(yīng)該將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)；
（4）小欣同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中為了能得到比較準(zhǔn)確的小燈泡的額定功率，改變接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值，分別得到三組數(shù)據(jù)，如下表：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	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	0.18	0.36	P額=$\frac{0.36+0.60+0.78}{3}$=0.58
2	2.5	0.24	0.60
3	3.0	0.26	0.78

你認(rèn)為小欣求平均值得到額定功率的數(shù)據(jù)處理方法是錯(cuò)誤的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）．
（5）另外一位同學(xué)還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數(shù)始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）求出燈正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表的量程；將變阻器接線柱按一上一下的方法與電流表串聯(lián)接入電路中；
（2）連好電路后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，小燈泡不亮，可能是燈泡發(fā)生短路或電路存在斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的燈泡處開路（合理均可）導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中了；
再次閉合開關(guān)時(shí)，小燈泡發(fā)出耀眼的光后立即熄滅，是因變阻器連入電路中的電阻為0，電路中電流較大，發(fā)出耀眼的光后燈被燒壞；
（3）根據(jù)圖乙電壓表小量程讀數(shù)；比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）根據(jù)燈在額定電壓下的功率為額定功率作答；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，求出變阻器分得的電壓，根據(jù) 分壓原理求出定值電阻的最大值．

解答 解：（1）燈正常發(fā)光時(shí)的電流大小I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程；將變阻器金屬桿的右接線柱連入電路中，如下圖所示：

（2）經(jīng)分析，電路的故障是燈泡處開路；再次閉合開關(guān)時(shí)，小燈泡發(fā)出耀眼的光后立即熄滅，小欣在操作過程中的不當(dāng)之處是：滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻過��；
（3）圖乙中，電壓表小量程分度值為0.1V，示數(shù)為2.3V，小于燈的額定電壓，要使燈正常發(fā)光，應(yīng)增大燈的電壓減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，要減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片向左移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為2.5V；
（4）燈在額定電壓下的功率為額定功率，不同電壓下燈的功率不同，將不同的實(shí)際功率取平均值是沒有意義的，也是錯(cuò)誤的
（5）探究電流與定值電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，要保持不同定值電阻的電壓為2V不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，變阻器應(yīng)分去的電壓為6V-2V=4V，變阻器的電壓是定值電阻電壓的2倍，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電阻中的阻值是定值電阻的2倍，因變阻器的最大阻值為50Ω，所以定值電阻的阻值最大為$\widehat{\frac{1}{2}}$×50Ω=25Ω，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．
故答案為：（1）如上圖所示：
（2） 燈光處開路（合理均可）、滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值過小；
（3）2.3；左；
（4）錯(cuò)誤；
（5）25．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及測(cè)量電功率和探究電流與電阻的關(guān)系2個(gè)實(shí)驗(yàn)，考查電路的連接、故障的分析、操作的過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、控制變量法及器材的選擇等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)．