Question

【題目】在測定額定電壓為“2.5 V”小燈泡電功率的實驗中，小明連接的電路如圖：

(1)諸用筆面線代替導線，將如圖中的實物電路連接完整________。

(2)小明閉合開關后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，經檢測電流表完好，電路連接正常，則故障可能是________________。

(3)排除故障后，移動滑動變阻器的滑片使小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖所示，則小燈泡額定功率為_________________W。

(4)小明完成上述實驗后，按照如圖所示的電路進行實驗，實驗步驟如下：（開關S始終處于閉合狀態(tài)，R1和R2為滑動變阻器，R.2的最大電阻為R0）

①只閉合開關Sl，調節(jié)______________，使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓U額；

②只閉合開關S2，調節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)仍為小燈泡的額定電壓U額；

③接著將R2的滑片P調至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U1；再將R2的滑片P調至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U2，則小燈泡額定功率的表達式P額=_______（用U額、R0、Ul、U2表示）。

（評估）①小明為了準確測量小燈泡額定功率，他設計了如下表格進行實驗記錄了數(shù)據(jù)，并計算出小燈泡的平均功率，但老師說不能這樣做，原因是：_______________________________________。

②但小明通過分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當小燈泡兩端的電壓增大時，燈絲的電阻會_______________ 。

Answer 1

【答案】 燈泡斷路 0.75 R2 見解析所示 燈泡在不同電壓下測得是實際功率，不能用于計算額定功率 增大

【解析】(1)根據(jù)2.5V的小燈泡，所以連接電壓表的“3V”接線柱到燈泡的右端即可，如圖：

(2)小明閉合開關后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中出現(xiàn)了斷路性故障，而電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩端到電源的兩端是通的，檢測電流表完好，電路連接正常，則故障是與電壓表并聯(lián)的部分斷路了，即可能是燈泡斷路。

(3)排除故障后，移動滑動變阻器的滑片使小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖所示，電流表使用小量程，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.3A，所以小燈泡額定功率為：

。

(4)小明完成上述實驗后，按照如圖所示的電路進行實驗，利用了等效的方法測量電功率，實驗步驟如下：

①只閉合開關Sl，調節(jié)滑動變阻器R2，使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓U額；

②只閉合開關S2，調節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)仍為小燈泡的額定電壓U額；

③接著將R2的滑片P調至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U1，則為U1電源電壓，再將R2的滑片P調至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U2，根據(jù)串聯(lián)電路電流相等可得：

，解得：R1接入電路的阻值為：，

則小燈泡額定功率的表達式為：。

【評估】①由實驗數(shù)據(jù)可知，當電壓不同時，計算出的實際功率是不同的，且功率不同不是由誤差造成的，所以不可根據(jù)不同的實際功率計算平均功率，是沒有意義的。

②通過分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過燈泡的電流電壓的變化不成正比，即燈絲的電阻是變化的，當小燈泡兩端的電壓增大時，燈泡的實際功率變大，溫度升高，燈絲的電阻會變大，因為通常的金屬電阻隨溫度的升高電阻增大。