Question

5．一個(gè)額定電壓是2.5V的小燈泡，正常工作時(shí)的電阻約為8Ω．小明想測(cè)量它的額定功率．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、開關(guān)各1個(gè)、甲（10Ω  1A）和乙（50Ω  0.5A）兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器2個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）小明設(shè)計(jì)了圖一所示電路，他應(yīng)選用乙（甲/乙）種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器．
（2）圖二是小明根據(jù)電路圖連接的實(shí)物圖，閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，經(jīng)檢查是由于一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在圖二中連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫出正確的連線．
（3）小明按圖一電路圖連接電路，閉合開關(guān)，燈泡不亮，此時(shí)電壓表示數(shù)為0.8V，電流表示數(shù)為0.1A，燈泡不亮的原因是燈的實(shí)際功率過�。蝗绻�想讓小燈泡正常發(fā)光，接下來(lái)的操作是向左移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V．
（4）在測(cè)量小燈泡額定功率的過程中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P時(shí)，眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù)，然后讀出另一電表示數(shù)，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖三所示，則小電燈的額定功率為0.8W．
（5）本實(shí)驗(yàn)電路除了能測(cè)出小燈泡的功率外，小明認(rèn)為還能測(cè)出小燈泡燈絲的阻值，小華認(rèn)為還能探究電流與電壓的關(guān)系．你認(rèn)為小華的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，理由是：燈絲的電阻隨溫度的改變而改變．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，然后由歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)這個(gè)阻值，判斷選擇哪個(gè)滑動(dòng)變阻器；
（2）開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈的兩端，故據(jù)此分析錯(cuò)誤之處并改正即可；
（3）燈的亮度取決燈的實(shí)際功率，根據(jù)P_實(shí)=U_實(shí)I_實(shí)求燈的實(shí)際功率，
根據(jù)P_L=U_LI_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{R}_{L}}$求燈的額定功率并比較大�。�
燈在額定電壓下正常發(fā)光，應(yīng)增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定操作；
（4）燈在額定電壓下正常發(fā)光；先確定電流表的分度值，而后據(jù)電流表讀出對(duì)應(yīng)的示數(shù)，據(jù)公式P=UI可計(jì)算出額定功率；
（5）根據(jù)歐姆定律回答；根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的改變而改變分析．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過其的電流約是：
I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_燈泡=6V-2.5V=3.5V，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：
R=$\frac{U}{I}=\frac{3.5V}{0.3125A}$≈11.2Ω＞10Ω，所以應(yīng)選擇“50Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器，即選擇乙種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器；
（2）原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中了，變阻器與燈并聯(lián)了是錯(cuò)誤的，在該電路中，電壓表應(yīng)與燈并聯(lián)，變阻器應(yīng)與燈泡串聯(lián)，如下圖：

（3）圖一中，電壓表測(cè)燈的電壓，電流表測(cè)通過燈的電流，此時(shí)電壓表示數(shù)為0.8V，電流表示數(shù)為0.1A，燈的實(shí)際功率：
P_實(shí)=U_實(shí)I_實(shí)=0.8V×0.1A=0.08W，
而燈的額定功率：
P_L=U_LI_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{8Ω}$≈0.78W，燈的實(shí)際功率遠(yuǎn)小于燈的額定功率，故燈泡不亮；
如果想讓小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)增大燈的電壓為額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律要減小變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，故接下來(lái)的操作是：向左移動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2.5V；
（4）該電流表選的是小量程，其分度值是0.02A，故其示數(shù)是0.32A，故其額定功率是：
P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（4）根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，有R=$\frac{U}{I}$，因測(cè)出燈的電壓和通過的電流，故小明認(rèn)為還能測(cè)出小燈泡燈絲的阻值，是正確的；
探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制電阻的大小不變，但因燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，小華認(rèn)為還能探究電流與電壓的關(guān)系是錯(cuò)誤的，即小華的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的．
故答案為：（1）乙；
（2）如上圖；
（3）燈泡的實(shí)際功率太小；向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2.5V；
（4）電壓表；0.8；
（5）小華；燈絲的電阻隨溫度的改變而改變．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量燈的額定功率，考查器材的選擇、電路的連接、常見現(xiàn)象的分析、操作過程，同時(shí)也涉及到測(cè)小燈泡燈絲的阻值及探究電流與電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)及控制變量法的運(yùn)用，綜合性強(qiáng)．