Question

15．小宜同學(xué)做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，電源電壓恒定為6V，標(biāo)有“2.5V”字樣的待測(cè)小燈泡，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω，所用滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“50Ω、1A”．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將甲圖中未完成的實(shí)物電路連接完整；
（2）按圖連接電路后，閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，經(jīng)檢查，導(dǎo)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(guān)時(shí)，小燈泡發(fā)出耀眼的光后立即熄滅，小宜在操作過程中的不當(dāng)之處是：閉合開關(guān)前沒有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）糾正錯(cuò)誤后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑片P至某一位置，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其示數(shù)為2.3V，為了讓小燈泡正常發(fā)光，小宜應(yīng)該將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)；
（4）小宜同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中為了能得到比較準(zhǔn)確的小燈泡的額定功率，改變接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值，分別得到三組數(shù)據(jù)，如表：
你認(rèn)為小宜求平均值得到額定功率的數(shù)據(jù)處理方法是錯(cuò)誤（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的，正確的測(cè)量結(jié)果是P_額=0.60W．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/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

（5）另外一位同學(xué)還想探究電流與電阻的關(guān)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(shù)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(shù)，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．
（6）以下實(shí)驗(yàn)與“探究電流與電壓的關(guān)系”進(jìn)行多次測(cè)量的目的不相同的是C．
A、探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素 B、探究杠桿的平衡條件 C、刻度尺測(cè)物體的長(zhǎng)度．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中電流表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，根據(jù)燈泡正常發(fā)光電流確定電流表示數(shù)；
（2）燈不亮，可能電路中有斷路發(fā)生，再根據(jù)電壓表有較大的示數(shù)分析故障的原因；
觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，說明：閉合開關(guān)前，沒有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出電壓表的示數(shù)，電壓表的示數(shù)小于燈泡的額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)和分壓原理確定滑片移動(dòng)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(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律分析解答；
（6）多次測(cè)量在初中物理實(shí)驗(yàn)中目的有：①為了使結(jié)論具有普遍性；②取多次測(cè)量的平均值以減小少誤差．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中電流表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，
由歐姆定律可得燈泡正常發(fā)光電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程，如圖所示：
；
（2）閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，燈不亮，電路中可能有斷路，電壓表有較大的示數(shù)，說明電壓表到電源間是通路，所以電路的故障是燈泡斷路了；
排除故障后，閉合開關(guān)時(shí)，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，說明電路中電流較大，這是因?yàn)殚]合開關(guān)前，沒有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）由圖乙知，電壓表使用0～3V量程，分度值為0.1V，燈泡電壓為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(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，應(yīng)減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻要減小，滑片向左端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)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，是錯(cuò)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，電源電壓為6V，電阻兩端電壓為2V，滑動(dòng)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(jù)分壓原理，定值電阻阻值的大小為滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值的$\frac{1}{2}$，因滑動(dòng)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；
（6）探究電流與電壓的關(guān)系、探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素、探究杠桿的平衡條件的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行多次測(cè)量的目的是找到普遍性的結(jié)論；
刻度尺測(cè)物體的長(zhǎng)度，進(jìn)行多次測(cè)量的目的是取多次測(cè)量的平均值以減小少誤差．故選C．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；閉合開關(guān)前沒有將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處；（3）2.3；左；（4）錯(cuò)誤；0.60；（5）25；（6）C．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)燈的電功率以，考查了電路連接、故障分析、電表讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、求功率、數(shù)據(jù)的處理等問題，并考查了探究電流與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)對(duì)器材的要求及控制變量法的運(yùn)用．