题目内容

18.实验:测量小灯泡的电功率
【实验器材】额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻约为6Ω)、滑动变阻器(“10Ω  2A”)、新干电池两节、开关、导线若干等.
【实验原理】P=UI;
【实验步骤】

(1)试你用笔画线代替导线将如图甲所示的实物电路连接完整.
(2)若连接好最好一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭.检查发现连线正确,请你找出实验中的两个操作不当之处:连接电路时,开关未断开和闭合电路前,滑动变阻器没有调到最大阻值处.
(3)排除故障后,当移动滑片P到某位置时,电压表示数如图乙所示,若要测量小灯泡的额定功率,此时应在此位置基础上将滑片P向右(选填“左”或“右”)移动,使电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是1W.
(4)移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丁所示的I-U图象,结果发现该图象不是直线,主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大.

分析 测量小灯泡的电功率的原理是P=UI.
(1)根据原理可知需要测量灯泡两端的电压和电流,则灯泡和滑动变阻器组成串联电路,电压表与小灯泡并联,测量的是灯泡两端的电压,根据灯泡的额定电压是2.5V,电源为两节干电池,由此可以确定电压表选择的量程;
电流表串联在电路里,测量的是电路中的电流.根据灯泡的额定电流确定电流表的量程.
(2)为保护电路,连接电路时,开关应断开;滑片要置于最大阻值处.
(3)根据图乙读出电压表的示数,若电源高于额定电压,则需增大变阻器的阻值,使灯泡两端的电压等于额定电压,灯泡正常发光;
根据图丙读出电流表的示数,由P=UI计算出灯泡的额定功率.
(4)该图象不是直线,即电压和电流的比值不是定值,说明小灯泡发光的过程中,影响电阻大小的因素是存在的.灯丝的电阻随温度的升高而变大.

解答 解:测量小灯泡的电功率,实验原理是:P=UI;
(1)由于灯泡的额定电压是2.5V,因此电压表的量程选择0~3V即可;灯泡的额定电流I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{6Ω}$≈0.42A,因此电流表的量程选择0~0.6A即可;
所以从电源的正极连起,电流表串联在电路里,选择0~0.6A量程,电压表与灯泡并联,选择0~3V量程,如图:

(2)连接好最后一根导线,灯泡立即发光,说明电路是通路,即连接电路时没有断开开关;灯泡发出明亮耀眼的光并很快熄灭,说明电路电流太大,电路电阻太小,滑动变阻器滑片没有置于最大阻值处.
(3)由图乙表针位置可知,电压表选择0~3V量程,示数为2.6V,超过了灯泡的额定电压,要使灯泡正常发光,应增大变阻器的阻值,将滑片向右适当滑动,使电压表的示数等于灯泡的额定电压2.5V;
根据图丙电流表的指针位置,电流表选择0~0.6A的量程,示数为0.4A;
所以该灯泡的额定电功率为:P=UI=2.5V×0.4A=1W.
(4)由图象知,小灯泡的电流随电压变化的图象不是一条直线,说明小灯泡的电阻不是定值,并且灯丝的电阻随电压的增大而升高,即灯丝的电阻随温度的升高而增大.
故答案为:P=UI.
(1)如上图;
(2)①连接电路时,开关未断开;②闭合电路前,滑动变阻器没有调到最大阻值处.
(3)右;2.5;1.
(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大.

点评 本题是测量灯泡的额定电功率实验,考查了电功率的测量原理、滑动变阻器的使用、电路故障的分析及电路的连接等,考查全面,难度适中.

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