Question

5．小红想要测定额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电功率．现有如下器材：电流表一只（量程0～0.6A和0～3A），电压表一只（量程为0～3V和0～15V），滑动变阻器两只（甲“5Ω 1A”、乙“20Ω 0.5A”），开关一个，电压恒定为6V的电源一个，导线若干．

（1）她已连接好如图甲所示的部分电路，有两根导线还没连好，请你帮她完成电路的连接（要求：其它的导线不要变动，滑片左移灯变亮）．
（2）正确连好电路后，闭后开关前应把滑动变阻器滑片的调到最右边（填写“最左边”或“最右边”）．
（3）第一次实验时电流表的示数如图乙所示，电流表的读数为0.36A，在完成第1次实验后，为了使灯泡正常发光，她应将滑片向左移动．第三次实验后小红继续移动滑片发现灯泡发出耀眼的光后便熄灭，同时电流表示数变为0，电压表的指针超过满刻度，则电路中出现的故障可能是灯泡开路（断路）（故障只发生在用电器上）．
（4）小红三次实验的数据如表1所示，根据你的估算，小红选用的是乙滑动变阻器（选填“甲”或“乙”）．
表1：

次数	1	2	3
U/V	2.0	2.5	3.0
I/A		0.40	0.42

（5）她测出得小灯泡的额定功率是1W，同时，小红还注意到，这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻，但是她有些纳闷儿：怎么三次计算的灯丝电阻却不一样呢？请你对此作出合理的解释灯丝电阻受温度影响（随温度的升高而增大）
（6）实验完成后，小红与其他同学一起交流，表2是他们各自测量得到的灯泡正常发光时的电压和电流，以及灯泡亮度的对比结果，根据他们观察的现象和实验数据分析．你认为灯泡的亮度由（灯泡的）实际功率决定．
表2：

	正常发光时的电压/V	正常发光时的电流/A	正常发光时的亮度
小红	2.5	0.4	亮
小明	8	0.1	暗
小强	4	0.3	最亮

Answer 1

分析 （1）将电压表与灯泡串联，根据灯泡的额定电压判断量程；滑动变阻器串联在电路中，根据要求选择下面所接的接线柱；
（2）在闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
（3）根据图乙读出电流表的示数；
若灯泡两端的电压低于额定电压，要使灯泡正常发光，则应减小滑动变阻器的阻值，使灯泡两端的电压等于额定电压；
（4）根据第一次数据计算出滑动变阻器的阻值，与规格比较得出结论；
（5）根据表格中数据，计算出U=2.5V时的电功率，便是其额定电功率；
灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（6）灯泡的亮度由灯泡的电功率决定，功率越大，灯泡越亮．

解答 解：（1）将电压表与灯泡并联，滑片左移灯泡变亮，滑动变阻器的电阻变小，则滑动变阻器的下面应连接左边的接线柱，如图所示：

（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑片移至最右端，使其阻值最大；
（3）由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；
第一次灯泡两端的电压为2.0V，低于额定电压，要使灯泡正常发光，应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左端滑动；
由题意知，电流表无示数，电压表示数很大，则灯泡是由于电压过高而烧坏，发生断路；
（4）当灯泡两端的电压最小时，滑动变阻器的阻值最大，此时滑动变阻器两端的电压U_滑=6V-2V=4V；
则R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.36A}$=11.1Ω；
甲的最大阻值太小，应选择乙滑动变阻器；
（5）由表格中数据知，U=2.5V时，I=0.4A，所以额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W；
由于灯丝的电阻受温度的影响，随温度的升高而增大，所以三次计算的灯丝电阻不一样；
（6）由表2中数据可知，灯泡两端的电压越大、通过的电流越大，实际功率越大，灯泡越亮，可知灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的．
故答案为：（1）见上图；（2）最右边；（3）0.36；左；灯泡开路（断路）；（4）乙；（5）1W；灯丝电阻受温度影响（随温度的升高而增大）；（6）（灯泡的）实际功率．

点评 本题是测量灯泡的功率实验，考查了滑动变阻器的使用，电流表的读数、电功率的计算及电路故障的分析，考查全面，难度适中．