Question

2．在“测量灯泡的电功率”实验中，老师为大家准备了完好的实验器材：用4节干电池和滑动变阻器制成可调节电压的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（其正常发光时的电阻值约为10Ω）、电压表（量程为0～5V和0～15V）、电流表（量程为0～0.6A和0～3A）以及开关和导线．同学们利用图甲所示的电路进行实验：

（1）小聪按照电路图正确连接了实物电路，闭合开关后发现小灯泡不亮，电流表和电压表均有较小示数，你认为他接下来的操作应该是：将滑片向左滑动．
（2）实验中，粗心的小明从0～15V档的刻度线读出实验电压为11.5V，则此时灯泡两端的实际电压等于2.3V．同学们规范操作并根据收集到的数据绘成了如图乙所示的灯泡U-1关系图象．
（3）由图象信息，可知灯泡的额定功率P₀=0.5W：灯泡的实际功率与额定功率的大小关系为当U＞U₀时，P＞P₀；当U=U₀时，P=P₀；当U＜U₀时，P＜P₀．
（4）同学们研究图象后发现，灯泡的电流跟两端的电压不成正比，原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是定值．
（5）同学们将电压表从电路上拆下后试着顺次逐渐调节电源电压，发现电流表示数逐渐变大，灯泡发光越来越亮．突然，灯泡熄灭，电流表示数为0．出现该现象的原因是灯泡两端的实际电压明显超出其额定电压，灯丝烧断．

Answer 1

分析 （1）闭合开关，发现小灯泡仍不亮，但电流表和电压表示数均较小，则说明滑动变阻器的电阻较大，使得灯泡的实际功率太小造成，此时应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左滑动；
（2）电压表的量程0～15V，分度值为0.5V；量程0～3V，分度值为0.1V，根据读数和分度值确定实际电压；
（3）分析曲线图，利用小灯泡的额定电压2.5V，确定对应的电流，结合P=UI求出电功率；
（4）灯泡的电阻随温度变化而变化；
（5）灯的亮度取决于实际功率，实际功率越大，灯泡越亮；当远远超出实际电压时，会因电流过大而烧断灯丝．

解答 解：（1）闭合开关，发现小灯泡仍不亮，但电流表和电压表示数均较小，则说明滑动变阻器的电阻较大，使得灯泡的实际功率太小造成，此时应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左滑动；
（2）由于电压表的量程0～15V，分度值为0.5V，当电压为11.5V，则指针向右偏转格数为n=$\frac{11.5V}{0.5V}$=23；
当在量程0～3V，分度值为0.1V，则实际电压为U=0.1V×23=2.3V；
（3）由图象信息，可知当U=2.5V，对应的电流为0.2A，灯泡的额定功率P₀=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
当U＞U₀时，P＞P₀；当U=U₀时，P=P₀；当U＜U₀时，P＜P₀；
（4）由于灯丝电阻随温度升高而增大，随灯泡电压与电流增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，灯泡电阻变大，因此灯泡的电流跟灯泡两端电压的不成正比；
（5）将电压表从电路上拆下后试着顺次逐渐调节电源电压，由于加在小灯泡两端的电压逐渐升高，则电流表示数逐渐变大，灯泡的实际电功率越来越大，灯泡发光越来越亮．当灯泡突然灯泡熄灭，电流表示数为0．说明实际电压远远超出了灯的额定电压，由于电流过大将灯丝烧毁．
故答案为：（1）将滑片向左滑动；
（2）2.3；
（3）0.5W；当U＞U₀时，P＞P₀；当U=U₀时，P=P₀；当U＜U₀时，P＜P₀；
（4）灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是定值；
（5）灯泡两端的实际电压明显超出其额定电压，灯丝烧断．

点评 此题主要考查学生对于“测量灯泡的电功率”实验的理解和掌握，做好电路分析是解题关键．