Question

1．如图所示1，是小明的实验小组在“测量小灯泡的功率”实验中连接的一个实验电路，所用小灯泡标有“2.5V”字样．

（1）请指出电路连接中的两个不当之处：①滑动变阻器接了下面的两个接线柱；②电压表选择的量程太大．
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，他接下来应进行的操作是C
A．更换小灯泡 B．检查电路是否断路 C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（3）电路正常后，他们分别测出了小灯泡的几组电压和电流值．记录如下：

电压（v）	2.0	2.5	2.8
电流（A）	0.20	0.24	0.26

①小灯泡正常工作时的功率大小为0.6W；
②通过分析实验数据可知，小灯泡的电阻是变化的，其原因是：小灯泡发光时，温度升高造成电阻变化．
（4）实验时某小组学生设计了一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验，实验电路如图所示2．其中R₀为阻值已知的定值电阻（阻值适当），S₂为一个单刀双掷开关（符号为：），请你将他们的实验过程补充完整，并写出相应的表达式．
实验步骤：①按图连接电路，闭合S₁，S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V；②保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₂接2，读出电压表示数为U；③灯泡额定功率的表达式P_额=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器应一上一下串联入电路中；根据灯泡额定电压确定电压表的量程；
（2）灯泡实际功率太小时，灯泡不发光，可以移动滑片减小滑动变阻器接入电路的阻值，观察灯泡是否发光；
（3）①由表格中找灯泡额定电压2.5V时的电流，根据P=UI计算灯泡正常工作时的功率；
②从电阻大小的影响因素分析电阻变化的原因；
（4）由图知，灯泡与定值电阻、滑动变阻器串联组成电路，利用电压表分别测出灯泡和定值电阻两端电压以及灯泡两端的电压，调节滑动变阻器使灯泡两端的电压达到额定电压，然后测出定值电阻和灯泡两端的电压，根据串联电路的电流的特点和欧姆定律求出电路中的电流即为灯泡的额定电流，利用P=UI表示出灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）由图1知，滑动变阻器同时接下面的两个接线柱，这样滑动变阻器相当于一个定值电阻接入电路中，不能起到调节灯泡电压的作用；
由题知，灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表应使用0-3V量程，而图中电压表使用0-15V量程，所选量程过大；
（2）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡没坏，也不是断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，即应进行C项操作；
（3）①由表格数据可知，当灯泡正常发光时即电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.24A，
所以可得灯泡正常工作时的功率：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
②小灯泡的电阻是变化的，其原因是灯泡电压增大，电流增大，灯泡的功率增大，灯丝温度升高，灯丝电阻增大；
（4）由分析设计实验步骤：①根据电路图连接电路，闭合开关S₁、S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接2，读出电压表示数U；
③通过灯泡的电流：I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，
灯泡额定功率：P=U_额I=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）①滑动变阻器接了下面的两个接线柱；②电压表选择的量程太大；
（2）C；
（3）①0.6W  ②小灯泡发光时，温度升高造成电阻变化；
（4）①按图连接电路，闭合S₁，S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V；
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₂接2，读出电压表示数为U；
③$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验操作、求灯泡功率、灯丝电阻大小影响因素、实验设计等．实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．