Question

19．回顧實(shí)驗(yàn)和探究--測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“2.5V”字樣小燈泡的電功率：

（1）請(qǐng)將下面的實(shí)物圖補(bǔ)充完整，并根據(jù)實(shí)物圖1在方框中畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖2．
（2）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)；變阻器的滑片應(yīng)移到B處（選填“A”或“B”），這樣做的目的是保護(hù)電路．
（3）第一次實(shí)驗(yàn)中，電壓表、電流表示數(shù)如圖3，此時(shí)燈泡的電阻是5Ω；第二次實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量小燈泡的額定功率，在第一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上滑片P應(yīng)向A端（選填“A”或“B”）移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)達(dá)到2.5V，此時(shí)電流表示數(shù)為0.28A，則小燈泡的額定功率為0.7W；第三次實(shí)驗(yàn)中電壓表和電流表的示數(shù)分別是3V和0.3A．實(shí)驗(yàn)中燈泡電阻發(fā)生較大變化的原因是燈泡電阻阻值隨溫度變化而變化．
請(qǐng)你在下面空白地方設(shè)計(jì)表格．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程，電壓表與燈泡L并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按照一上一下的原則接入電路，滑動(dòng)變阻器與燈泡L串聯(lián)；
由實(shí)物電路圖畫(huà)電路圖時(shí)，可以根據(jù)電流流向法，從電源的正極出發(fā)依次作出各電路元件回到負(fù)極即可；
（2）為保護(hù)電路，在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)處于最大阻值處；
（3）根據(jù)電壓表、電流表的量程和分度值確定電壓表、電流表的示數(shù)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算燈泡的阻值，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的功率；
要測(cè)量小燈泡的額定功率必須使燈泡兩端電壓等于額定電壓，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)判斷滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)的方向；
燈絲的電阻阻值隨溫度變化而變化；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格，表格中應(yīng)包含所測(cè)的物理量、所要計(jì)算的物理量，以及需要觀察記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表選0～3V的量程，電壓表與燈泡L并聯(lián)，將電壓表的3V接線柱與小燈泡左端接線柱連接；
滑動(dòng)變阻器按照一上一下的原則接入電路，滑動(dòng)變阻器與燈泡L串聯(lián)，將滑動(dòng)變阻器左上端或右上端接線柱與小燈泡的右端接線柱連接；
實(shí)物圖連接如下：

據(jù)實(shí)物圖畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖，先作出電源符號(hào)，從電源的正極出發(fā)，依次作出電流表、燈泡L、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、回到電源負(fù)極，電壓表并聯(lián)在燈泡L兩端，電路圖如圖所示：

（2）實(shí)物未連接好，并且不確定電路沒(méi)有發(fā)生短路的情況下，開(kāi)關(guān)必須是斷開(kāi)的，防止燒壞電路元件；
閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處，即變阻器的滑片應(yīng)移至B端，目的也是防止電路中電流過(guò)大，燒壞電路元件；
在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)處于最大阻值處，這樣做的目的是為了保護(hù)電路；
（3）由圖3可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.24A，電壓表的量程是0～3V，分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是1.2V，
根據(jù)歐姆定律的變形公式可知，第一次實(shí)驗(yàn)燈泡的電阻R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.2V}{0.24A}$=5Ω；
電壓表測(cè)量的是燈泡兩端電壓，要測(cè)量小燈泡的額定功率必須使燈泡兩端電壓等于額定電壓2.5V，即使電壓表的示數(shù)為2.5V，
第一次實(shí)驗(yàn)電壓表的讀數(shù)是1.2V，第二次實(shí)驗(yàn)應(yīng)增大燈泡兩端電壓，則變阻器兩端的電壓變小，根據(jù)串聯(lián)分壓可知，應(yīng)使變阻器的阻值變小，即滑片向A端移動(dòng)；
當(dāng)電壓表示數(shù)為小燈泡的額定電壓2.5V時(shí)，電流表示數(shù)為0.28A，則小燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.28A=0.7W；
由于燈泡電阻阻值隨溫度變化而變化，燈泡電阻隨溫度升高而變大，因此三次實(shí)驗(yàn)中，燈泡電阻阻值不同；
本實(shí)驗(yàn)測(cè)量的是小燈泡的電功率，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理P=UI可知，實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量燈泡兩端的電壓以及通過(guò)小燈泡的電流，并記錄計(jì)算出的小燈泡電功率，同時(shí)注意觀察小燈泡的亮度變化，表格設(shè)計(jì)如下圖所示：

次數(shù)	U/V	I/A	P/W	燈泡亮度
1	1.2	0.24	0.288	較暗
2	2.5	0.28	0.7	正常發(fā)光
3	3.0	0.3	0.9	很亮

故答案為：（1）實(shí)物圖和電路圖均如上圖所示；（2）斷開(kāi)；B；保護(hù)電路；（3）5；A；2.5；0.7；燈泡電阻阻值隨溫度變化而變化；表格如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率的測(cè)量，涉及實(shí)物電路圖的連接、電路圖的作法、電路保護(hù)、電壓表、電流表的讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用、電阻阻值和電功率的計(jì)算、影響燈泡電阻的因素、實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì)等問(wèn)題，綜合程度比較高，但難度不大，熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題．