Question

5．小宜同學做“測量小燈泡電功率”的實驗，電源電壓恒定為6V，標有“2.5V”字樣的待測小燈泡，正常發光時的電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的規格為“50Ω、1A”．
（1）請用筆畫線代替導線將甲圖中未完成的實物電路連接完整．

（2）按圖連接電路后，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數，經檢查，導線連接完好，則電路的故障是：燈泡斷路．排除故障后，再次閉合開關時，小燈泡發出耀眼的光后立即熄滅，小宜在操作過程中的不當之處是：滑動變阻器的滑片未移至阻值最大處．
（3）糾正錯誤后，繼續進行實驗：閉合開關后，移動滑片P至某一位置，電壓表的示數如圖乙所示，其示數為2.3V，為了讓小燈泡正常發光，小宜應該將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）移動．
（4）小宜同學在實驗中為了能得到比較準確的小燈泡的額定功率，改變接入電路的滑動變阻器的阻值，分別得到三組數據，如下表：

實驗序號	電壓表示數/V	電流表示數/A	功率/W	額定功率/W
1	2.0	0.18	0.36	P額=$\frac{0.36+0.60+0.78}{3}$ =0.58
2	2.5	0.24	0.60
3	3.0	0.26	0.78

你認為小宜求平均值得到額定功率的數據處理方法是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的，正確的測量結果是P_額=0.60W．
（5）另外一位同學還想探究電流與電阻的關系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）求出燈正常工作時的電流大小確定電流表的量程，變阻器接線柱按一上一下原則與電流表串聯接入電路中；
（2）將滑動變阻器的滑片移到最左端時，變阻器連入電路中的電阻為0，燈不亮，可能是斷路或實際功率太小；電壓表有較大的示數說明電壓表與電源兩極連通，說明與電壓表并聯的部分之外不存在斷路，則故障是與電壓表并聯的燈泡斷路了；
閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處；
（3）根據電壓表的量程和分度值讀出電壓表的示數，電壓表的示數小于燈泡的額定電壓，根據串聯電路電壓的特點和分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）燈泡在不同電壓下的電功率不同，燈在額定電壓下的功率為額定功率，求電功率的平均值無意義；
（5）燈泡的燈絲電阻受溫度影響，根據串聯電路特點與歐姆定律分析答題

解答 解：（1）正常發光時的電阻約為10Ω，電流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表選用0～0.6A量程；
，滑動變阻器一上一下與電流表串聯接入電路，如下圖所示；

（2）經分析，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數，經檢查，導線連接完好，則電路的故障是：則與電壓表并聯的燈泡斷路；
閉合開關時，小燈泡發出耀眼的光后立即熄滅，說明電路中的電流太大，電阻太小，滑動變阻器的滑片未移至阻值最大處；
（3）電壓表使用0～3V量程，分度值為0.1V，電壓為2.3V；小于燈的額定電壓，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.3V增大到2.5V，根據串聯電路電壓的特點，應減小變阻器分得的電壓，根據分壓原理，滑動變阻器連入電路中的電阻要減小，滑片向左端移動，使電壓表的示數為2.5V為止；
（4）燈泡的電壓不同，電流不同，功率不同，額定功率一定是燈泡額定電壓下的功率，將不同電壓下不同的電功率取平均值是沒有意義的，也是錯誤的．
額定功率一定是燈泡額定電壓下的功率，由表格知，燈泡在額定電壓2.5V下的額定功率為0.60W；
（5）小燈泡換成定值電阻R，是因為燈絲電阻會受溫度影響；
電源電壓為6V，電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器分壓為6V-2V=4V，定值電阻兩端電壓的是變阻器電壓的$\frac{1}{2}$，根據分壓原理，定值電阻阻值的大小為滑動變阻器接入電路的阻值的$\frac{1}{2}$，因滑動變阻器最大阻值為50歐姆，因此定值電阻最大阻值為$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．
故答案為：（1）見上圖；
（2）燈泡斷路；滑動變阻器的滑片未移至阻值最大處；
（3）2.3；左；
（4）錯誤；0.60；
（5）25．

點評 本題測燈的電功率以，考查了電路連接、故障分析、電表讀數、滑動變阻器的調節、求功率、數據的處理等問題，并考查了探究電流與電阻的關系實驗對器材的要求及控制變量法的運用支．