Question

12．在測量小燈泡電功率的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時的電阻約為10Ω．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整．要求：當滑動變阻器的滑片向左移動時，連入電路的電阻變大；連線不得交叉．
（2）若某小組同學閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P的過程中，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表、電流表均有示數(shù)但始終不變，則電路中發(fā)生的故障時將變阻器下面兩個接線柱連入了電路．
（3）排除故障后，繼續(xù)進行實驗．測量數(shù)據(jù)如表．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
發(fā)光情況	明亮	亮	更明亮	較亮	較暗	微光	熄滅	熄滅
電壓U/V	2.5	2.1	3.0	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
電流I/A	0.28	0.26	0.30	0.24	0.21	0.19	0.16	0.05

分析實驗數(shù)據(jù)可知：
①小燈泡的額定功率為0.7W
②7、8兩次實驗中，燈泡熄滅的原因是實際功率太�。�
③小燈泡的電阻不是定值，是因為電阻受到溫度的影響．請推測：小燈泡斷電一點時間后的電阻可能是1Ω（選填“0Ω”“1Ω”“2Ω”“8.9Ω”）．
（4）另一個小組的電壓表突然損壞，該組同學手邊有多余電流表和5Ω的定值電阻，為了測出小燈泡的額定功率，小明靈機一動，設計了如圖電路圖；并進行如下操作：
①調節(jié)滑片至阻值最大處，并同時閉合S₁、S₂、S₃；
②調節(jié)滑動變阻器的滑片，直至電流表A₁的示數(shù)為0.5A時，記下電流表A的示數(shù)0.8A（見圖）；
③根據(jù)公式計算出燈的額定功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時的電阻約為10Ω，求出燈正常發(fā)光時的電流，根據(jù)當滑動變阻器的滑片向左移動時，連入電路的電阻變大確定變阻器的連接；
（2）移動滑動變阻器的滑片P的過程中，電壓表、電流表均有示數(shù)說明電路為通路，燈不亮，說明電路中電流過小，據(jù)此分析；
（3）①由表中實驗數(shù)據(jù)求出燈泡額定電壓對應的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
②如果燈泡實際功率如果太小，將不足以引起燈泡發(fā)光；
③燈泡電阻受溫度影響，隨溫度降低而減小，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)求出燈泡電阻阻值，然后答題
圖丙中，三個開關都閉合時，燈泡和電阻R并聯(lián)，因此兩端電壓相等；知道燈泡的額定電壓和定值電阻的阻值，由此求出通過定值電阻的電流；
電流表A測量的是干路電流，等于支路電流之和，從而確定了電流表A選擇的量程和讀數(shù)，也能求出通過燈泡的電流，最后根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定功率．
（4）圖乙中，三個開關都閉合時，燈泡和電阻R并聯(lián)，因此兩端電壓相等；知道燈泡的額定電壓和定值電阻的阻值，由此求出通過定值電阻的電流；
電流表A測量的是干路電流，等于支路電流之和，從而確定了電流表A選擇的量程和讀數(shù)，也能求出通過燈泡的電流，最后根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時的電阻約為10Ω，燈正常發(fā)光時的電流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程串聯(lián)在電路中，當滑動變阻器的滑片向左移動時，連入電路的電阻變大，即滑片右邊電阻絲連入電路中，如下所示：

（2）若某小組同學閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P的過程中，電壓表、電流表均有示數(shù)說明電路為通路，燈不亮，說明電路中電流過小，電壓表、電流表均有示數(shù)但始終不變，說明變阻器失去了變阻的作用，則電路中發(fā)生的故障：將變阻器下面兩個接線柱連入了電路；
將變阻器下面兩個接線柱連入了電路
（3）①燈在額定電壓下的功率為額定功率，由表格中數(shù)據(jù)可知，燈泡兩端的電壓U=2.5V時，通過燈泡的電流為0.28A，故燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
②由表中實驗數(shù)據(jù)可知，7、8兩次實驗，燈泡電壓與電流很小，燈泡實際功率很小，由于燈泡實際功率很小不足以引起燈泡發(fā)光，所以燈泡熄滅．
③由表中第8組實驗數(shù)據(jù)可知，此時燈泡電阻R=$\frac{{U}_{8}}{{I}_{8}}=\frac{0.1V}{0.05A}$=2Ω，燈泡電阻受溫度影響，隨溫度降低而減小，小燈泡在斷電一段時間后，燈絲溫度降低，燈泡電阻阻值減小，則燈泡電阻可能是1Ω．
（4）①調節(jié)滑片至阻值最大處，并同時閉合S₁、S₂、S₃；
②調節(jié)滑動變阻器的滑片，直至電流表A₁的示數(shù)為0.5A時，記下電流表A的示數(shù)0.8A（見圖）；
③在②中，電阻R的電壓U_R=I_RR=0.5A×5Ω=2.5V，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓為2.5V，燈正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過燈電流即燈的額定電流：
I_L=0.8A-0.5A=0.3A，
燈的額定功率為：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.3A=0.75W
故答案為：（1）如上所示；（2）將變阻器下面兩個接線柱連入了電路；（3）①0.7；②實際功率太��；③溫度；1Ω；（4）0.5；0.8；0.75．

點評 本題測量小燈泡電功率，考查電路的轉接、反常現(xiàn)象的分析；額定功率的計算、影響燈的亮度的因素和電阻大小的因素及設計實驗方案的能力，難度較大．