Question

20．在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣（燈泡額定功率小于1W），電源為兩節(jié)干電池．圖甲是連接的實(shí)物圖．
（1）閉合圖甲電路中的開(kāi)關(guān)，電壓表的讀數(shù)約為3V，小燈泡處于不發(fā)光狀態(tài)（選填“發(fā)光”或“不發(fā)光”）．
（2）圖甲只有一根導(dǎo)線的一個(gè)接頭接錯(cuò)，請(qǐng)?jiān)谛枰�改�?dòng)的導(dǎo)線上打“×”，并在圖上改正．
（3）改正電路后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)如圖乙所示，則應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左（“左”或“右”）移動(dòng)，將電壓表的示數(shù)調(diào)整到2.5V，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示，測(cè)出小燈的額定功率為0.75W；此測(cè)量值和小燈泡標(biāo)注的額定功率相差較大，請(qǐng)你分析燈泡不合格的原因：燈絲電阻過(guò)大或過(guò)�。�（電表讀數(shù)準(zhǔn)確）
（4）在某次調(diào)節(jié)中，燈泡變亮，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變化了△R₁，小燈泡的阻值變化了△R₂，則△R_1＞△R₂（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）如果增加已知阻值的定值電阻R₀，只利用一只電壓表，通過(guò)簡(jiǎn)單操作就能測(cè)量小燈泡的額定功率．圖丁中（a）、（b）是他們?cè)O(shè)計(jì)的兩種電路圖，其中能完成測(cè)量的是電路圖a．

Answer 1

分析 （1）分析電路圖的連接情況分析電壓表示數(shù)并判斷燈泡工作情況；
（2）本實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，由此改接電路；
（3）通過(guò)電壓表讀數(shù)，根據(jù)電路特點(diǎn)確定滑動(dòng)變阻器的阻值的變化．由P=UI計(jì)算燈泡電功率；根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析測(cè)量值和小燈泡標(biāo)注的額定功率相差較大的原因；
（4）由燈泡亮度變化判斷電路中電流的變化判斷出總電阻的變化以及燈泡電阻變化，從而得出電阻變化的大小關(guān)系；
（5）有已知阻值的電阻和電壓表，若能通過(guò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換測(cè)得燈泡正常工作下的電流即可達(dá)到測(cè)量的目的，由此根據(jù)電路圖分析解答．

解答 解：
（1）電源為兩節(jié)干電池組成，電壓為3V．由圖甲知，電壓表串聯(lián)在電路中，所以電壓表示數(shù)幾乎等于電源電壓3V；
電流表與燈泡并聯(lián)，所以燈泡被短路了，故燈泡不能發(fā)光；
（2）測(cè)量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，由此改接電路如圖所示：
；
（3）由電路圖知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，由乙圖知，電壓表示數(shù)為1.7V，小于燈的額定電壓，應(yīng)使電路中的電流增大，滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)變小，滑片應(yīng)向左端移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)等于額定電壓2.5V；
電流表使用量程為0-0.6A，分度值為0.02A，由丙圖燈泡正常發(fā)光電流表為0.5A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
實(shí)驗(yàn)中電表讀數(shù)準(zhǔn)確，即電壓達(dá)到了燈泡的額定電壓，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，功率出現(xiàn)較大的差異是因?yàn)闊艚z電阻過(guò)大或過(guò)�。�
（4）燈泡變亮，說(shuō)明電路中的電流變大，電路中電阻變小，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，此時(shí)燈泡實(shí)際功率變大，溫度升高阻值變大，但電路中的總電阻變小，所以變阻器減小的阻值大于燈泡增大的阻值，△R₁＞△R₂；
（5）圖丁中a圖：①閉合開(kāi)關(guān)S₁后，單刀雙拼開(kāi)關(guān)接2時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為2.5V，即燈泡正常發(fā)光；②保持滑片位置不動(dòng)，開(kāi)關(guān)接1，此時(shí)電壓表測(cè)燈泡與定值電阻總電壓；由串聯(lián)電路特點(diǎn)知兩次電壓表示數(shù)的差為定值電阻兩端電壓；③由串聯(lián)電路電流特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算通過(guò)定值電阻的電流，即燈泡正常發(fā)光電流，再由P=UI可計(jì)算燈泡的額定功率；
b圖中：①閉合開(kāi)關(guān)S₁后再閉合S₂電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，電流從電壓表下端流入；，為測(cè)得燈泡電流，需要斷開(kāi)S₂，閉合S₃，測(cè)定值電阻兩端電壓，但此時(shí)電流從電壓表上端流入，即電壓表的接線柱接反了，所以不能完成實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）3；不發(fā)光；（2）見(jiàn)上圖；（3）左；2.5；0.75；燈絲電阻過(guò)大或過(guò)小；（4）＞；（5）a．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物圖的連接、電表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)操作、功率的計(jì)算以及特殊方法測(cè)功率等，考查的知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)．注意燈泡電阻會(huì)隨溫度的升高而增大．