Question

14．要測(cè)量一只額定電壓為2.5V小燈泡的電功率（電阻大約在6～10Ω之間），劉星同學(xué)連接了如圖所示的電路．
（1）請(qǐng)用筆畫線將圖中的電路連接完整．（導(dǎo)線不允許交叉）
（2）劉星連接好電路后，閉合開關(guān)，劉星發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，但小燈泡不亮，電流表也基本上無示數(shù)．經(jīng)檢查，電路連接無誤，那么造成這種結(jié)果的故障可能是B
A．小燈泡短路       B．小燈泡斷路
C．滑動(dòng)變阻器短路    D．滑動(dòng)變阻器斷路
（3）另一位同學(xué)也在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他在連接上最后一根導(dǎo)線時(shí)發(fā)現(xiàn)小燈泡突然發(fā)出很亮的光而且很快熄滅．出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象的原因是在他連接電路的過程中存在兩個(gè)錯(cuò)誤，請(qǐng)你替他找出錯(cuò)誤：①連接電路時(shí)沒斷開開關(guān)；
②滑動(dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到最大阻值處．
（4）劉星排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成后，劉星將有關(guān)數(shù)據(jù)填在了表格里：

次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電功率P/W	平均電功率P/W
1	1.5	0.2	0.3	0.67
2	2.5	0.3	0.75
3	3.0	0.32	0.96

由表中數(shù)據(jù)可知，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻約為8.3Ω，小燈泡每次電阻不同的原因是小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大．以上劉星設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)表格中存在不合理的地方，請(qǐng)你幫他找出來并解釋清楚原因，不合理的地方是平均電功率，原因是燈泡在不同電壓下的功率不同，計(jì)算燈泡功率的平均值無意義．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表量程，
滑動(dòng)變阻器、電流表、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，連接電路時(shí)，注意滑動(dòng)變阻器的接法，注意電壓表正負(fù)接線柱不要接反；
（2）小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，可能是電路斷路了，根據(jù)電壓表示數(shù)接近電源電壓，分析判斷故障原因；
（3）連接完最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光，說明連接完最后一根導(dǎo)線，電路立即接通且電路電阻阻值很小，可從連接電路的注意事項(xiàng)入手分析原因；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)找出小燈泡的額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$求出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
小燈泡電阻受溫度影響，隨溫度升高而增大；小燈泡兩端電壓增大，電流增大，功率增大，計(jì)算功率平均值無意義．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是2.5V＜3V，因此電壓表選0～3V量程；
燈泡正常發(fā)光時(shí)的最大電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{6Ω}$≈0.42A，因此電流表選0～0.6A量程；
滑動(dòng)變阻器、電流表、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，如圖所示．

（2）閉合開關(guān)，小燈泡不亮，電流表也基本上無示數(shù)，說明電路出現(xiàn)斷路，
電壓表示數(shù)接近電源電壓，即測(cè)量的是電源電源，說明電壓表的兩接線柱到電源兩極之間不存在斷路，
因此可能是與電壓表并聯(lián)的小燈泡斷路； 故選：B．
（3）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)應(yīng)：①斷開開關(guān)，②滑動(dòng)變阻器的滑片要調(diào)到使連入電路的電阻為最大的位置．
甲組同學(xué)連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅，說明連完最后一根線，電路立即接通且電路電流較大，電路阻值太小，
原因是：①連接電路時(shí)沒斷開開關(guān)；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到最大阻值處．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，燈泡額定電壓U=2.5V時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電流I=0.3A，
由歐姆定律得，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω．
由于燈泡的電阻受溫度影響，隨溫度升高而增大，因此三次實(shí)驗(yàn)計(jì)算所得的電阻不相同．
因?yàn)闊襞菰诓煌�電壓下的功率不同，因此�?jì)算功率的平均值是沒有意義的，故表格中“電功率的平均值”這一欄不合理．
故答案為：（1）見上圖；
（2）B；
（3）①連接電路時(shí)沒斷開開關(guān)；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到最大阻值處；
（4）8.3；小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；平均電功率；燈泡在不同電壓下的功率不同，計(jì)算燈泡功率的平均值無意義．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了小燈泡電功率的測(cè)量，涉及到實(shí)物電路的連接、電路故障分析、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電阻的計(jì)算、燈泡電阻與溫度的關(guān)系及表格的設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)，屬于電學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常考查的內(nèi)容，比較基礎(chǔ)，應(yīng)牢固掌握．