Question

12．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣，電源由兩節(jié)新干電池組成，燈泡電阻約為10Ω，滑動變阻器標(biāo)有“20Ω，1A”字樣．
（1）小芳設(shè)計的實驗電路圖如圖甲所示，按照電路圖連接的實物圖如圖乙所示，圖乙中有一處明顯錯誤是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)

實驗次數(shù)	燈泡兩端的電壓（V）	通過燈泡的電流（A）	燈泡的亮度	燈泡的功率（W）	燈泡的平均功率（W）
1	3	0.28	較亮	0.84	？
2	2.5	？	正常發(fā)光	？
3	2	0.22	較暗	0.44

（2）改正錯誤后，經(jīng)檢查電路連接無誤．實驗過程中，當(dāng)燈泡兩端電壓為2.5V時，電流表的指針位置如圖丙所示，則電流表的示數(shù)為0.24A．
（3）本實驗測得小燈泡的額定功率為0.6W．
（4）通過分析表格中數(shù)據(jù)以及實驗現(xiàn)象可知，燈泡的亮度是由實際功率決定的．
（5）小芳設(shè)計的表格中有一處不妥，請幫助她指出來燈泡的平均功率．
（6）如果實驗中發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表幾乎無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，可能出現(xiàn)的故障是小燈泡斷路．

Answer 1

分析 （1）要測量小燈泡的額定功率，必須使兩端電壓等于額定電壓，兩端電壓高低用電壓表測量，所以電壓表應(yīng)該與燈泡并聯(lián)；
（2）讀取電流表示數(shù)時，先要明確電流表選擇的量程和對應(yīng)的分度值，讀數(shù)時視線與刻度盤垂直；
（3）已知燈泡額定電壓和正常工作的電流，利用公式P=UI得到額定功率；
（4）將發(fā)光亮度變化與實際功率大小比較就能得到結(jié)論；
（5）在不同電壓下工作，燈泡的電功率是不一樣的，所以不能求平均值．故表格中設(shè)計的燈泡的平均功率是錯誤的；
（6）燈泡不亮，說明沒有電流通過燈泡；電流表幾乎無示數(shù)，說明電路電流特別��；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明與電壓表串聯(lián)的其它元件是通路．

解答 解：
（1）要測量燈泡的額定功率，需要燈泡兩端達(dá)到額定電壓，電壓高低用電壓表測量．因此電壓表要與燈泡并聯(lián)，而不是與滑動變阻器并聯(lián)．
（2）由圖知，電流表選擇的是0～0.6A量程，對應(yīng)的分度值為0.02A，此時電流表的示數(shù)為I=0.24A．
（3）燈泡的額定功率為P_額=U_額I=2.5V×0.24A=0.6W．
（4）分析實驗數(shù)據(jù)與燈泡亮度知，實際功率越大，燈泡越亮；實際功率越小，燈泡越暗．所以燈泡亮度決定于實際功率．
（5）表格中設(shè)計燈泡的平均功率是錯誤的．因為小燈泡的實際電功率為P=UI，燈泡兩端電壓U改變，通過燈絲的電流改變，則燈泡實際功率也隨之改變，所以設(shè)計的燈泡的平均電功率是錯誤的，沒有意義的．
（6）燈泡不亮，說明沒有電流通過，原因有兩個：斷路或短路．如果是短路，電路電阻較小，電流表示數(shù)應(yīng)較大；同時電壓表相當(dāng)于與導(dǎo)線并聯(lián)不會有示數(shù)．所以不可能是短路，只能是斷路．
故答案為：（1）電壓表與滑動變阻器并聯(lián)；（2）0.24；（3）0.6；（4）實際功率；（5）燈泡的平均功率；（6）小燈泡斷路．

點評 電功率和伏安法測電阻是電學(xué)最主要的實驗．此題考查了實物圖的連接，電流表的讀數(shù)、電功率的計算，燈泡亮度與實際功率的關(guān)系、對測量結(jié)果的處理以及電路故障的分析，綜合性較強(qiáng)，有一定的難度．