Question

17．在“测定小灯泡的电功率”的试验中，小刚同学选用的小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为8Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω．

（1）为顺利完成实验，现有电压为4.5V和6V的两电池组可供选择，则A
A、只能选择4.5V的电池组       B、只能选择6V的电池组
C、两电池组均可选用           D、须将其变成10.5V的电池组使用
（2）请用笔画线代替导线，按照图甲所示的电路图，将图乙中的实物电路连接完整（导线不得交叉，且要求闭合开关后滑动变阻器的滑片向右滑动时灯泡亮度增加）．
（3）小刚合理地连接好电路，并按正确的顺序操作，闭合开关后灯不亮，聪明的小刚猜想：
A．可能灯丝断了    B．可能是变阻器开路    C．可能是小灯泡短路
请根据电表示数判断故障原因，并将与故障对应的电表示数填入下表：

猜想	电流表示数/A	电压表示数/V
如果C成立	0.45	0
如果B成立	0	0

（4）排除故障后，小刚同学用相同的灯泡继续实验，下表为他的实验记录：

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	电阻/	功率/W	额定功率/W
1	2.0	0.18	11.11	0.36	P=$\frac{0.36+0.50+0.63}{3}$=0.497
2	2.5	0.20	12.50	0.50
3	3.0	0.21	41.29	0.63

老师认为他的数据处理过程有误，你认为错误之处是求出不同电压下点功率的平均值做为灯泡的额定功率，
正确的测量结果P_额=0.50W．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路的电流特点和欧姆定律I=$\frac{U}{R}$表达出小灯泡正常发光时的电流，代入相关数据，计算得出电源电压的取值；
（2）将电流表与灯泡串联，电压表与灯泡并联，根据灯泡的额定电压和额定电流的大约值来确定电表的量程；
（3）小刚合理地连接好电路，并按正确的顺序操作，但闭合开关后灯不亮，如果电压表和电流表的连接并没有问题，那么应是短路或断路，当灯泡短路时，电压表无示数，当灯泡断路时，电压表被串联进电路，电路电阻会非常大，此时电流几乎为零，电压表示数接近电源电压，当电流表短路时，电流表示数为零；
（4）额定电功率是用电器正常工作时的电功率，不同电压下的电功率不同，不能通过求不同电压下的电功率来确定额定功率；

解答 解：（1）根据串联电路的电流特点可知，灯泡正常发光时的电流大约为：I=$\frac{{U}_{L}}{R′}$=$\frac{U}{R′+{R}_{滑}}$，
小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为8Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，数据代入得，$\frac{2.5V}{8Ω}$≤$\frac{U}{8Ω+10Ω}$，
解得电源电压U≤5.625V，应选A；
（2）电压表与灯泡并联，灯泡的额定电压为2.5V，电压表选择0～3V的量程，
电流表与灯泡串联，由（1）知，小灯泡的额定电流I=$\frac{{U}_{L}}{R′}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，电流表选择0～0.6A的量程，
滑动变阻器与灯泡串联，根据电路图可知，滑动变阻器的应接右下方的接线柱，如图所示：
；
（3）从图中看电压表和电流表的连接并没有问题，
所以应是短路或断路，当灯泡短路时，电压表无示数，
当灯泡断路时，电压表被串联进电路，电路电阻会非常大，此时电流几乎为零，
电压表示数接近电源电压，当电流表短路时，电流表示数为零，故电压表，电流表的示数如下表：

猜想	电流表示数/A	电压表示数/V
如果C成立	0.45	0
如果B成立	0.45	0

（4）由表格中数据可以看出，表格中求出不同电压下的功率求平均值得出灯泡的额定功率，这是不合理的，灯泡在不同电压下的功率不同；
由表格中实验数据2知，当小灯泡两端的电源电压等于额定电压2.5V时，小灯泡的功率为0.50W，所以灯泡的额定功率为0.50W；
故答案为：（1）A；（2）见上图；（3）0；B；（4）求出不同电压下点功率的平均值做为灯泡的额定功率；0.50．

点评 此题考查了测量灯泡的额定功率的实验，要理解额定功率的含义，同时还涉及到了灯丝电阻与温度的关系，其中（1）中根据滑动变阻器的最大阻值和串联电路的电流特点来选择电源是此题的难点，要善于列关系式来分析解决此种类型的题目．