Question

小功同學在測標有“2.5V”字樣的小燈泡功率實驗時，他的電路已經連成如圖甲所示．
（1）請你用筆畫線代替導線，幫他把電壓表正確連入電路，連線不能交叉．在連接好電路后，要先將滑動變阻器滑片P移至______端（選填“A”或“B”）后，開關才能______．
（2）如果用干電池作電源，他至少要用______節．
（3）圖乙是根據實驗數據繪制成的I-U圖象．當P在某位置時，電壓表示數為1.5V，燈泡電阻為______Ω，燈泡發光______（選填“較暗”或“較亮”）；要使燈正常發光，應將滑片P向______端（選填“A”或“B”）移動，燈泡的額定功率為______W．
（4）小功同學還想粗略測量自己家里微波爐工作時的電功率，除了用秒表外，你認為還需要______．僅讓一只“220V  100W”的白熾燈泡連續工作15min，如圖所示的電能表轉盤轉動了60r，則燈泡消耗的電能為______kW?h，實際消耗的功率為______W，兩端的實際電壓______（選填“高于”、“等于”或“低于”）額定電壓220V．電能表參數3000r/
（5）另一同學小紅連接好電路后，閉合開關，發現電流表和電壓表指針的轉向情況如圖丙所示，則可能的原因是：電流表______電壓表______．

實驗 次數	燈泡兩端 電壓/V	通過燈泡 電流/A	燈泡 亮度	燈泡的 功率/W	燈泡的 平均功率/W
1	3	0.28	較亮	0.84	？
2	2.5	？	正常發光	？
3	2	0.22	較暗	0.44

（6）小芳設計的表格中有一處不妥，請幫助她指出來______．通過分析表格中數據以及實驗現象可知，燈泡的亮度是由______  決定的．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯；閉合開關，為防止電路中電流過大燒壞用電器，滑動變阻器處于最大阻值；
（2）每節干電池電壓是1.5V，根據燈泡額定電壓確定電源所用干電池的節數．
（3）根據圖象讀出電壓表示數為1.5V時對應的電流，利用歐姆定律求出此時燈泡的電阻；根據燈泡的亮暗取決于實際功率的大小判斷此時燈泡的亮暗；要使燈泡正常發光應使燈泡兩端的電壓達到額定電壓，即調節滑動變阻器使電壓表的示數變大，再由圖象得出2.5V時對應的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）秒表是測量時間的功率，根據P=可知，要測量自己家里微波爐工作時的電功率，還需要測量消耗電能的電能表；“3000r/kW?h”的意義為：每消耗1kW?h的電能，電能表的轉盤就轉過3000r，從而可以計算出電能表的轉盤轉過60r消耗的電能，又知道工作時間，可利用公式P=計算出燈泡的實際功率，再和額定功率比較得出實際電壓和額定電壓的關系；
（5）電流表指針偏轉到最左端，可判斷流經電流表的電流方向反了，由此可判斷出其正負接線柱連接反了；電壓表指針偏轉到最右端，可判斷是選擇的量程小，應換用較大的量程；
（6）在不同電壓下工作，燈泡的電功率是不一樣的，所以求平均值是無意義的；由實驗數據得出，燈泡亮度跟燈泡實際功率有關，燈泡實際功率越大，燈泡越亮．
解答：解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯，如下圖所示：

閉合開關前，保護電路的滑動變阻器的滑片處于最大阻值處的B端；
（2）燈泡額定電壓是2.5V，每節干電池電壓是1.5V，則至少用兩節干電池做電源；
（3）由圖象知，當燈泡兩端電壓為1.5V時，通過的電流為0.15A，根據歐姆定律可得燈泡的電阻R===10Ω；
因為燈泡兩端的實際電壓低于額定電壓，所以燈泡的實際功率小于額定功率，燈泡發光較暗；
要使燈泡正常發光，需要提高燈泡兩端電壓達到額定電壓，所以應增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路中的電阻，故將滑動變阻器滑片向A端移動；
已知燈泡的額定電壓為U_額=2.5V，由圖象可知，此時的電流為I_額=0.2A，所以燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）由測量功率的原理P=知：需要的器材是電能表測量電能，秒表測量時間；
∵“3000r/kW?h”，它表示：每消耗1kW?h的電能，電能表的轉盤轉3000圈，
∴電能表的轉盤轉1圈，用電器消耗電能：kW?h；
轉盤在15min內轉了60轉，用電器消耗電能：kW?h×60=0.02kW?h；
燈的實際功率是：P===0.08kW=80W，
由于燈的實際功率低于額定功率，所以燈的實際電壓低于額定電壓；
（5）流表的指針偏向最左端是正負接線柱接反了；電壓表的指針偏向最右端是選用的量程過小；
（6）表格中設計燈泡的平均功率是錯誤的，因為小燈泡的實際電功率為P=UI，燈泡兩端電壓U改變，通過燈絲的電流改變，則燈泡實際功率也隨之改變，所以設計的燈泡的平均電功率是錯誤的，沒有意義的；
實驗過程中，燈泡越來越亮，實際功率越來越大，燈泡亮度取決于燈泡的實際功率．
故答案為：
（1）如上圖所示；B；閉合；
（2）2；
（3）10；較暗；A；0.5；
（4）電能表；0.02；80；低于；
（5）正負接線柱接反了；選用的量程過小；
（6）求電功率的平均值；實際功率．
點評：本題考查了電壓表和電流表的正確使用、實驗的注意事項、滑動變阻器的使用、家用電器實際功率的計算、歐姆定律的應用和實驗的評估等，涉及到的知識點較多、綜合性強；從實驗數據中總結燈泡亮度的決定因素，首先明白燈泡亮度與實際功率有關，才不會答出亮度與電壓有關或亮度與電流有關．