Question

15．小阳和小华两位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验．实验中使用的小灯泡上标有“2.5V”字样，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样．
（1）图甲为实验电路，用笔画线代替导线将图乙各实物元件连接起来；
（2）小阳正确连接电路，在滑动变阻器滑片P调至电阻最大值处后闭合开关，发现小灯泡较暗，电流表、电 压表示数如图丙所示，则小阳所用的电源电压为4.5V；
（3）小阳正确连接电路，在滑动变阻器滑片P调至电阻最大值处后闭合开关，发现小灯泡不能发光，电流表有示数，电压表无示数；则电路故障可能为灯泡短路（选填“断路”、“短路”）；
（4）排除故障后，小华想利用原电路测量该小灯泡的电阻．闭合开关后，调节滑动变阻器滑片 P，测得的五 组实验数据如下表所示：

实验次数	电压表读数/V	电流表读数/A	灯泡电阻/Ω	灯泡电阻的平均值
1	0.5	0.16	3.13	R=$\frac{3.13+5.00+5.56+6.25+7.35}{5}$=5.46
2	1.0	0.20	5.00
3	1.5	0.27	5.56
4	2.0	0.32	6.25
5	2.5	0.34	7.35

a．根据上述表格，计算出小灯泡的额定功率为0.85W； 
b．你认为小华的表格设计合理吗？不合理（选填“合理”、“不合理”）；你的解释是：灯丝的电阻随温度（电压）的变化而变化，不同电压下灯的电阻不同，设计灯泡电阻的平均值一栏不合理．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物图，根据图丙，电压表电流表均选用小量程；
（2）分别根据电表小量程读数，根据欧姆定律求出此时变阻器的电压，根据串联电路电压的特点求电源电压；
（3）小阳正确连接电路，在滑动变阻器滑片P调至电阻最大值处后闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路；小灯泡不能发光，电压表无示数，则灯泡被短路而导致电压表与导线并联了；
（4）a．灯在额定电压下的功率为额定功率，根据P=UI示灯的额定功率；
b．根据灯丝的电阻随温度（电压）的变化而变化作答．

解答 解：（1）根据电路图连接实物图，各元件先后顺序保持一致，电表均用小量程，注意正负接线柱的接法，滑动变阻器滑片以左电阻丝连入电路中，如下图所示：

（2）图乙丙中，电流表电压表小量程分度值分别0.02A、0.1V，示数分别为I=0.14A、U_灯=1.7V，因变阻器连入电路中的电阻最大，此时变阻器的电压U_滑=IR_滑=0.14A×20Ω=2.8V，根据串联电路电压的特点，电源电压
U=2.8V+1.7V=4.5V；
（3）经分析，电路故障可能为灯泡短路；
（4）a．当灯的电压为额定电压为2.5V时，对应的电流大小为0.34A，则灯的额定功率P=UI=2.5V×0.34A=0.85W；
b．灯丝的电阻随温度（电压）的变化而变化，不同电压下灯的电阻不同，设计灯泡电阻的平均值一栏不合理．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）4.5；
（3）短路；
（4）a.0.85；b．不合理；灯丝的电阻随温度（电压）的变化而变化，不同电压下灯的电阻不同．

点评 本题测电功率和电阻，考查电路的连接、串联电路电压的特点、欧姆定律的应用、故障的分析、额定功率的计算及对实验数据的处理，综合性较强．