Question

13．小明利用电压表和电流表测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率．已知电源两端的电压为3V，滑动变阻器有三种规格，即“5?　3A”、“20?　2A”、“50?　1A”．

（1）请你帮助小明将如图甲所示的电路连接完整．（要求变阻器滑片P向C端移动时电路中的电流变大）
（2）根据所连接的实物图在图乙虚线框内画出电路图．
（3）连接好电阻后，闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片P灯泡都不亮，且电流表示数始终为零．造成这种故障的原因是灯泡断路．
（4）排除故障后，闭合开关S，小明测得的实验数据如表所示，请你帮助小明计算、分析实验数据．

实验序号	1	2	3
小灯泡两端的电压U/	2.0	2.5	2.8
通过小灯泡的电流/A	0.18	0.20	0.22
小灯泡的发光亮度	较暗	正常发光	很亮

①小灯泡L的额定功率为0.5W．小灯泡消耗的功率与其发光亮度之间的关系是功率越大，灯泡越亮．
②实验中应选择的变阻器规格为20Ω、2A．
③小明觉得只需测一组数据便可计算出小灯泡的额定功率．具体办法是：通过表中的第一组数据可求出灯泡的电阻R，再由P_额=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{R}$计算出小灯泡的额定功率，你认为此种方法是否可行？说明你的理由不可行；灯泡灯丝的电阻受温度影响．

Answer 1

分析 （1）伏安法测灯泡功率的实验中，如果电压表并联在灯泡两端，电流表与灯泡串联，根据滑片的作用确定滑动变阻器的下接线柱；
（2）根据实物图画电路图时要注意元件符合位置与实物电路一致；
（3）电流表示数为零，电路中应出现了断路现象；
（4）①额定功率为灯泡正常发光是功率；②有表格中数据可知，当电压的示数即滑动变阻器两端的电压为2.8V时，通过的电流为0.22A，根据欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的电阻，即可判断其规格；③灯泡灯丝电阻与温度有关．

解答 解：
（1）伏安法测灯泡功率的实验中，如果电压表并联在灯泡两端，使用0-3V量程，电流表与灯泡串联，由表格中数据可知，最大电流为0.22A，电流表使用0-0.6A量程；滑片P向C端移动时电路中的电流变大，即向下接线柱移动，故需将A连入电路，实物电路如下：
；
（2）电流从电源正极出发，经开关、电流表、滑动变阻器、小灯泡回到电源负极，电压表与灯泡并联，电路图如下：
；
（3）闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片P灯泡都不亮，且电流表示数始终为零，可能是灯泡断路；
（4）①灯泡额定电压为2.5V，由表格可知，此时灯泡中电流为0.20A，
灯泡的额定功率P_L额=U_L额I_L额=2.5V×0.20A=0.5W；由表格中数据可知，灯泡消耗的实际功率越大，灯泡越亮；
②灯泡两端电压最小时，滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L额=3V-2V=1V，
由表格可知，电路中电流I=0.18A，
滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.18A}$≈5.56Ω＞5Ω，
故滑动变阻器的规格为20Ω 2A；
③用P_额=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{R}$计算灯泡的额定功率不可行，因为灯丝的电阻受温度影响，在不同电压下，电阻不同．
故答案为：（1）如图所示；（2）如图所示；（3）灯泡断路；（4）①0.5；功率越大，灯泡越亮；②20Ω、2A；③不可行；灯泡灯丝的电阻受温度影响．

点评 本题学生一般容易出错，电源的电压和滑动变阻器规格的确定都是个难点，在类似的实验题目中，不直接告诉我们选择的量程，要根据相关的参数进行计算分析，考查了学生知识的综合运用和分析的能力．