Question

9．天桥区某初中物理实验小组的同学想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关．于是他们找来额定电压是2.5V，电阻约10Ω左右的小灯泡，接在电源电压恒为6V的电路中，按照图1所示的电路开始探究．

（1）请你用笔画线代替导线，根据图1所示的电路图，将图2所示的实物图连接完整．
（2）同学们按图正确连接好电路后，闭合开关发现，小灯泡不亮，电压表、电流表指针有微小偏转，出现该现象的原因是滑动变阻器接入电路中的阻值太大，则他们下一步的操作是移动滑片，减小滑动变阻器接入电路中的阻值．
（3）当电压表示数为2V时，电流表示数如图3所示，请完成表所示的实验表格；要使灯泡正常发光应向A端（左端）移动滑动变阻器滑片，小灯泡正常发光时电阻大约是10.4Ω．

实验次数	1	2	3	4
U/V	1.40	2.00	2.50	2.80
I/A	0.15	0.20	0.24	0.25

（4）表为实验小组的同学们测得的四次实验数据，在四次实验中观察到，灯的亮度是后一次都比前一次亮．结合表中数据可以得出：小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮．
（5）晓宏同学在计算小灯泡的电功率时，求出四次电功率的平均值，请你结合学过的物理知识解释，他的这种做法是否正确：不正确，因为小灯泡的电功率与实际电压有关，额定功率是指灯泡两端电压等于额定电压时的电功率，而不是所测电功率的平均值．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，根据灯泡的额定电流确定电流表的量程且串联在电路中，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）小灯泡不发光，电压表、电流表正常偏转，说明电路不存在断路与短路，电路正常；偏角较小，说明电路电阻太大，应调节滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否正常发光；
（3）电流表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数；
灯泡两端电压由2V增大到2.5V，灯泡电流要增大，需要减小电路电阻，减小滑动变阻器的电阻，由实物电路确定滑片的移动方向；
由额定电压和表中数据记录的额定电流，根据欧姆定律的变形公式R=$\frac{U}{I}$求出灯泡正常发光时电阻；
（4）分析表中电压表和电流表示数的变化，根据P=UI分析实际功率的变化，进一步得出实际功率和灯泡亮度之间的关系；
（5）灯泡在不同电压下的电功率不同，额定功率是指额定电压时的功率．

解答 解：（1）由I=$\frac{U}{R}$得，灯泡的额定电流：
I=$\frac{{U}_{额}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以电流表量程选用0～0.6A，
应将电流表0.6的接线柱与滑动变阻器的上方其中一个接线柱相连，
灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联；如下图所示：

（2）刚闭合开关时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，电压表和电流表的指针都正常偏转，但示数较小，灯泡不亮，
说明灯泡的实际功率太小，则下一步操作移动滑片，减小滑动变阻器接入电路中的阻值．
（3）由图2可知，电流表选用的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，根据图3电流表指针的位置可以看出，电流表的读数为0.20A．
电压表示数是2V，要使小灯泡正常发光，需减小滑动变阻器接入电路的阻值，
由图2可知，应向A端（或左端）移动滑动变阻器滑片，使灯泡两端电压变大，直至电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止．
小灯泡的额定电压U_额=2.50V，对应的额定电流I_额=0.24A，
由I=$\frac{U}{R}$得，小灯泡的电阻：
R=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{2.50V}{0.24A}$≈10.4Ω．
（4）由表中数据可知，电压表和电流表的示数逐渐增大，根据P=UI可知，小灯泡的实际功率逐渐增大，
灯的亮度是后一次都比前一次亮，故可以得出：小灯泡实际功率越大，小灯泡越亮．
（5）小灯泡的电功率与实际电压有关，额定功率是指灯泡两端电压等于额定电压时的电功率，
而不是所测电功率的平均值，因此该同学的做法是不正确的．
故答案为：（1）见上图；
（2）滑动变阻器接入电路中的阻值最大；移动滑片，减小滑动变阻器接入电路中的阻值；
（3）0.20；A端（或左端）；10.4；
（4）小灯泡实际功率越大；
（5）不正确，因为小灯泡的电功率与实际电压有关，额定功率是指灯泡两端电压等于额定电压时的电功率，而不是所测电功率的平均值．

点评 本题考查了实物电路的连接、实验的注意事项、滑动变阻器的调节、电表读数、求灯泡的电阻、灯泡亮度与实际电功率的关系等问题，是一道电学实验综合题，也是常考题型，一定要掌握．