题目内容

3.李翔用如图1所示电路做“测量小灯泡电功率”实验,已知小灯泡的额定电压为2.5V.

(1)李翔在连接电路前检查仪器,发现电流表指针如图甲所示,则李翔接下来的操作是将指针调零(或调零).
(2)电路正确连接后,闭合开关,移动滑片P,发观灯泡总不亮,且电流表无示数,但电压表示数接近3V,则故障原因可能是灯泡断路.
(3)排除故障后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表指针如图乙所示,由此可知,小灯泡的额定功率为0.7W.
(4)实验中,李翔通过移动滑动变阻器的滑片,多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压,在对测量的数据进行记录和处理时,李翔设计了如下表格,请你评价表格设计的合理性,并说明理由不合理,不同电压下灯泡消耗的功率不同,电功率平均值一栏无意义.
次数电压U(V)电流I(A)电功率P(W)电功率平均值P(W)
1
2
3
(5)现将两灯连入图丁所示电路.实验过程中,小明不慎把电路中的L2的玻璃泡打碎了(碰巧灯丝没有断),此时他惊奇的发现:这个小灯泡几乎不发光,可另一个灯L1反而更亮了.你认为L2变暗的原因是R2变小.此时电路消耗的总功率与原来相比将变大.(选填“变大”、“变小”或“不变”)

分析 (1)由图乙知电流表指针没有指在零刻度线上,应对电流表进行调零,使指针指在零刻度线上;
(2)灯泡不亮,电流表无示数,说明电路为断路,电压表有示数,说明电压表的正负接线柱与电源两极相连;
(3)电压表与灯泡并联,当电压表示数等于灯泡的额定电压时,灯泡正常发光;
根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数,然后由公式P=UI可以求出灯泡的额定功率;
(4)灯泡在不同电压下实际功率不同,求灯泡不同电压下灯泡实际功率的平均值没有意义,据此评价实验数据表格;
(4)因为灯丝电阻随温度的升高而增大,灯泡L2的玻璃泡打碎了,由于缺少玻璃泡的保护,电流流过灯泡时产生的热量迅速散失,使灯丝的温度较低,灯泡电阻较小,灯泡实际功率较小,灯泡不发光;由于电源电压不变,电路总电阻变小,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知,电路总功率变大.

解答 解:
(1)由图乙知电流表指针没有指在零刻度线上,则接下来的操作是将电流表指针调零(或调零);
(2)灯泡不亮,电流表无示数,说明电路为断路,电压表有示数,说明电压表的正负接线柱与电源两极相连;因此电路故障为灯泡断路;
(3)当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时,灯泡正常发光;
根据图2乙可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.28A,则灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
(4)不同电压下灯泡消耗的实际功率不同,求不同电压下灯泡实际功率的平均值没有意义,所以表格设计是错误的.
(5)①灯泡L2的玻璃泡打碎了,由于缺少玻璃泡的保护,电流流过灯泡时产生的热量迅速散失,使灯丝的温度较低,灯泡电阻较小,灯泡实际功率较小,灯泡不发光;
②根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$,电源电压不变,总电阻变小,此时电路消耗的总功率与原来相比将变大.
故答案为:(1)将指针调零(或调零);(2)灯泡断路;(3)0.7;(4)不合理;不同电压下灯泡消耗的功率不同,电功率平均值一栏无意义;(5)R2变小;变大.

点评 本题考查了电流表的正确使用、电路故障分析、电流表读数以及额定功率的计算,注意灯泡在额定电压下的功率是额定功率,同时还涉及到了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,考查全面,有一定难度.

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