Question

13．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω
（1）小明连接的实验电路如图甲所示，其中有一条导线未连接，请用笔画线代替导线，画出正确的连线．
（2）实验中，正确连接电路，且操作正确．闭合开关S后，小灯泡不发光．那么接下来合适的实验操作应该是A（选填序号）
A．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡的发光情况
B．检查电路是否短路，替换同一规格的小灯泡
C．检查电路是否断路，替换同一规格的小灯泡
（3）移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向右（填“左”或“右”）端移动．
（4）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.75W．
（5）完成实验后小明思考：滑动变阻器接入电路的阻值增大时，通过它的电流减小而它两端电压却增大，它消耗的功率是增大还是减小呢？小明为了探究这个问题，将上述电路中的小灯泡换成阻值为15Ω的定值电阻，并用学生电源将电压调至6V，滑动变阻器的规格为“1A 20Ω”，其它器材相同．将电压表移至与变阻器并联，经过仔细认真地实验，他记录下在变阻器接入电路的阻值不断增大时的各组数据，并计算出了相应的电功率，如下表．分析表中数据，写出小明能得到的结论：当滑动变阻器接入电路的阻值增大时，它消耗的功率也随之增大．就“变阻器功率变化”的探究，从滑动变阻器电阻变化的范围角度考虑，小张认为小华收集的数据不充分，理由是测量的数据较少，应该继续增大变阻器的电阻以采集更多的数据．．

实验序号	1	2	3	4	5
电流I/A	0.5	0.44	0.4	0.36	0.3
电压U/V	0.5	0.8	1.0	1.2	1.5
电功率P/W	0.25	0.35	0.40	0.43	0.45

Answer 1

分析 （1）求出灯泡正常发光时的电流，确定电流表的量程，串联接入电路．
（2）当通过灯泡的电流太小时，灯泡实际功率很小，灯泡不发光，应移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，看灯泡是否发光．
（3）读出电压表示数为2.2V，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到2.5V，根据分压原理确定滑片移动的方向；
（4）从图象中查得额定电压下的额定电流，根据P=UI计算额定功率．
（5）通过表中数据可以看出，当滑动变阻器阻值增大时，其功率也随之增大．
从上表可以看出，电压的变化范围很小，说明电阻的变化范围很小，不具有普遍性．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{8Ω}$=0.83A，所以电流表选用大量程，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，如下图所示：

（2）实验中，正确连接电路，且操作正确隐含的一个条件是：变阻器连入电路中的阻最大，闭合开关S后，由于电路中电流较小，小灯泡的实际功率远小于额定功率，所以，不发光．故接下来合适的实验操作应该是：移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡的发光情况，故选A；
（2）由图乙所示电流表可知，其量程是0～0.6A，分度值为0.02A，电流表示数为0.12A，通过灯泡电流太小，灯泡实际功率太小，灯泡不发光，应移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，观察灯泡是否发光；故A正确．
（3）电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V．
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，就要减小变阻器的电压，根据分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻要减小，滑片向右端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.3A，P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）从表中功率数据可以看出，当滑动变阻器接入电路的阻值增大时，它消耗的功率也随之增大．
就“变阻器功率变化”的探究，从滑动变阻器电阻变化的范围角度考虑，小张认为小华收集的数据不充分，理由是：测量的数据较少，应该继续增大变阻器的电阻以采集更多的数据．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）A；
（3）右；
（4）0.75；
（5）它消耗的功率也随之增大；测量的数据较少，应继续增大变阻器的电阻以采集更多的数．

点评 本题涉及电路的连接、电压表的读数、滑动变阻器的变阻原理、电功率的计算及对实验方案的评估，要认真审题，注意隐含条件，本题综合性强，难度较大．