Question

1．小明要做“測(cè)定小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)．

（1）被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10?．電源電壓為6V，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（10? 2A）、R₂（50? 1A）、R₃（500? 1A）．滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂（選填R₁、R₂、R₃）；
（2）請(qǐng)按圖a的電路圖，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖b連接完整，要求滑動(dòng)變阻器向右移動(dòng)燈泡變暗．
（3）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器調(diào)至最大阻值處．閉合開(kāi)關(guān)后，滑動(dòng)變阻器移至某位置時(shí)電壓表的示數(shù)為2V，為了測(cè)量小燈泡的額定電功率，應(yīng)將滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表示數(shù)為2.5V．
（4）小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)分析數(shù)據(jù)并回答：小燈泡的額定功率為0.5W．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3	4
小燈泡兩端電壓U/V	1.5	2.0	2.5	2.8
通過(guò)小燈泡的電流I/A	0.14	0.18	0.20	0.22
小燈泡的功率P/W	0.21	0.36		0.62
小燈泡的亮度	較暗	較亮	正常發(fā)光	很亮

結(jié)論為小燈泡的實(shí)際功率隨實(shí)際電壓增大而增大，小燈泡實(shí)際功率越大小燈泡越亮．小明又根據(jù)上述結(jié)論判斷出了兩個(gè)規(guī)格分別為“3.8V  0.3A”和“2.5V  0.3A”，外形相像，但規(guī)格標(biāo)記模糊小燈泡，請(qǐng)寫(xiě)出他一種的判斷方法：兩燈泡串聯(lián)，根據(jù)燈泡亮度可以辨別燈泡，燈泡更亮的是“3.8V0.3A”．
（5）小明根據(jù)上表多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了I-U圖象，如圖c所示．結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成正比．小明很納悶，請(qǐng)你幫助他分析原因：燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（6）小明是個(gè)善于總結(jié)的學(xué)生，他發(fā)現(xiàn)只要將上述實(shí)驗(yàn)中的小燈泡換做定值電阻，還可以完成其他實(shí)驗(yàn)．他將這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，請(qǐng)你將他表中沒(méi)填完的內(nèi)容填完．

	R一定，探究I與U的關(guān)系	U一定，探究I與R的關(guān)系	測(cè)定值電阻的阻值	測(cè)量小燈泡的功率
原理	控制R不變	控制U不變	R=$\frac{U}{I}$	①
滑動(dòng)變阻器主要作用	改變定值電阻兩端的電壓	②	改變定值電阻兩端的電壓	改變燈泡兩端的電壓
多測(cè)量的目的	找到R一定，I隨U的變化規(guī)律	找到U一定，I隨R的變化規(guī)律	③	④

Answer 1

分析 （1）選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動(dòng)變阻器的最大電阻和電路通過(guò)的最大電流考慮：
滑動(dòng)變阻器的最大阻值要稍大于電路需要滑動(dòng)變阻器的最大阻值．滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流大于電路最大電流．
（2）電壓表與燈泡并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)與燈泡串聯(lián)，滑片P向右移動(dòng)，燈泡變暗，滑片接入電路的阻值應(yīng)變大，根據(jù)電路圖確定滑動(dòng)變阻器的接法，把滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)接入電路．
（3）燈泡兩端電壓小于額定電壓，要測(cè)燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈泡兩端電壓，使燈泡兩端的電壓等于額定電壓，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)減小，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的接法判斷滑片的移動(dòng)方向．
（4）在圖象上找到燈泡2.5V下的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．
燈絲的電阻受溫度影響很大，隨溫度的升高而增大．根據(jù)燈泡亮度辨別燈泡．
（5）根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大的特點(diǎn)進(jìn)行分析．
（6）①測(cè)量小燈泡的功率是P=UI；
②根據(jù)控制變量法可知：探究U一定I與R的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制U不變改變電阻的阻值；
③測(cè)定值電阻的阻值為了減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)多次測(cè)量求平均；
④由于小燈泡的電功率隨著發(fā)生變化，測(cè)量燈泡功率時(shí)多次測(cè)量是為了測(cè)出不同電壓下的電功率．

解答 解：（1）燈泡正常工作時(shí)電流為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
測(cè)定燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)得，燈泡正常工作時(shí)，
滑動(dòng)變阻器電壓為：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動(dòng)變阻器電阻為：R'=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻，“10Ω  0.5A”電阻太小，“500Ω  1A”電阻太大．“50Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器電阻和電流都合適．
（2）由圖可知：電壓表與燈泡并聯(lián)連接，把滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，滑片向右移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，燈泡變暗，則接滑動(dòng)變阻器右下邊的接線柱，如圖：

（3）電壓表的示數(shù)為2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，要測(cè)燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈泡兩端電壓，使燈泡兩端的電壓等于額定電壓，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，由電路圖知，滑片應(yīng)向A端移動(dòng)；
（4）在圖象中查得，燈泡在2.5V下的電流為0.2A，
所以P_額=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W．
由于兩燈泡串聯(lián)，通過(guò)燈泡的電流相等，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡亮度越大，燈泡電阻越大，根據(jù)燈泡亮度可以辨別燈泡，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知：“3.8V  0.3A”比“2.5V  0.3A”的阻值大；所以燈泡更亮的是“3.8V  0.3A”．
（5）由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以燈泡的電流與其兩端的電壓不成正比關(guān)系．
（6）①測(cè)量小燈泡的功率是：P=UI；
②根據(jù)控制變量法可知：探究UI與R的關(guān)系時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器保持定值電阻兩端電壓不變，改變電阻的阻值；
③減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法是：多次測(cè)量求平均；故測(cè)定值電阻的阻值時(shí)應(yīng)多次測(cè)量求平均是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差；
④改變小燈泡兩端的電壓小燈泡的實(shí)際功率隨之發(fā)生變化，改變小燈泡兩端電壓，是為了測(cè)出不同電壓下小燈泡的實(shí)際功率（或觀察在不同電壓下小燈泡的發(fā)光情況）．
故答案為：（1）R₂；（2）如上圖；（3）A；（4）兩燈泡串聯(lián)，根據(jù)燈泡亮度可以辨別燈泡，燈泡更亮的是“3.8V  0.3A”；（4）0.5；（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（6）①P=UI；②保持定值電阻兩端電壓不變；③減小實(shí)驗(yàn)誤差；④測(cè)出不同電壓下小燈泡的實(shí)際功率．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了電學(xué)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)、難點(diǎn)在于電壓表、電流表量程的選擇和滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，關(guān)鍵是根據(jù)控制變量法分析各實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程．