Question

15．小陽和小華兩位同學各自進行“測定小燈泡電功率”的實驗．實驗中使用的小燈泡上標有“2.5V”字樣，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣．
（1）圖甲為實驗電路，用筆畫線代替導線將圖乙各實物元件連接起來；
（2）小陽正確連接電路，在滑動變阻器滑片P調至電阻最大值處后閉合開關，發(fā)現小燈泡較暗，電流表、電 壓表示數如圖丙所示，則小陽所用的電源電壓為4.5V；
（3）小陽正確連接電路，在滑動變阻器滑片P調至電阻最大值處后閉合開關，發(fā)現小燈泡不能發(fā)光，電流表有示數，電壓表無示數；則電路故障可能為燈泡短路（選填“斷路”、“短路”）；
（4）排除故障后，小華想利用原電路測量該小燈泡的電阻．閉合開關后，調節(jié)滑動變阻器滑片 P，測得的五 組實驗數據如下表所示：

實驗次數	電壓表讀數/V	電流表讀數/A	燈泡電阻/Ω	燈泡電阻的平均值
1	0.5	0.16	3.13	R=$\frac{3.13+5.00+5.56+6.25+7.35}{5}$=5.46
2	1.0	0.20	5.00
3	1.5	0.27	5.56
4	2.0	0.32	6.25
5	2.5	0.34	7.35

a．根據上述表格，計算出小燈泡的額定功率為0.85W； 
b．你認為小華的表格設計合理嗎？不合理（選填“合理”、“不合理”）；你的解釋是：燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化，不同電壓下燈的電阻不同，設計燈泡電阻的平均值一欄不合理．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖連接實物圖，根據圖丙，電壓表電流表均選用小量程；
（2）分別根據電表小量程讀數，根據歐姆定律求出此時變阻器的電壓，根據串聯電路電壓的特點求電源電壓；
（3）小陽正確連接電路，在滑動變阻器滑片P調至電阻最大值處后閉合開關，電流表有示數，說明電路為通路；小燈泡不能發(fā)光，電壓表無示數，則燈泡被短路而導致電壓表與導線并聯了；
（4）a．燈在額定電壓下的功率為額定功率，根據P=UI示燈的額定功率；
b．根據燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化作答．

解答 解：（1）根據電路圖連接實物圖，各元件先后順序保持一致，電表均用小量程，注意正負接線柱的接法，滑動變阻器滑片以左電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）圖乙丙中，電流表電壓表小量程分度值分別0.02A、0.1V，示數分別為I=0.14A、U_燈=1.7V，因變阻器連入電路中的電阻最大，此時變阻器的電壓U_滑=IR_滑=0.14A×20Ω=2.8V，根據串聯電路電壓的特點，電源電壓
U=2.8V+1.7V=4.5V；
（3）經分析，電路故障可能為燈泡短路；
（4）a．當燈的電壓為額定電壓為2.5V時，對應的電流大小為0.34A，則燈的額定功率P=UI=2.5V×0.34A=0.85W；
b．燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化，不同電壓下燈的電阻不同，設計燈泡電阻的平均值一欄不合理．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）4.5；
（3）短路；
（4）a.0.85；b．不合理；燈絲的電阻隨溫度（電壓）的變化而變化，不同電壓下燈的電阻不同．

點評 本題測電功率和電阻，考查電路的連接、串聯電路電壓的特點、歐姆定律的應用、故障的分析、額定功率的計算及對實驗數據的處理，綜合性較強．