Question

5．实验小组进行了“测定额定电压是2.5V的小灯泡功率”的实验：
电源为三节新干电池
（1）在图中用笔画线代替导线完成实验的电路连接；
（2）一同学闭合开关，移动滑动变阻器，结果发现无论怎么移动滑片，小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压．电流表无示数，分析原因灯泡断路．排除故障后实验记录和计算如图所示．
（3）根据他们观察的现象和记录的实验数据分析，小灯泡的额定功率是0.75W
（4）他们还注意到，这个实验记录也可以用来计算小灯泡灯丝的电阻和某一时刻滑动变阻器连入电路的电阻．当小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是6.67欧姆（小数后保留两位有效数字）．大家还发现灯丝的电阻随电压的增加而增加（增加、不变、减小）

电压U/V	1.5	2.0	2.5
电流I/A	0.22	0.26	0.30
功率P/W	0.33	0.52
灯泡发光情况	灯丝暗红	微弱发光	正常发光

Answer 1

分析 （1）小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，电流表串联在电路里，测量的是电路中的电流．
（2）常见的电流故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）小灯泡电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率，由表格读出电压为2.5V时的电流，根据P=UI计算灯泡额定功率．
（4）根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时，变阻器连入电路的阻值的大小；根据表中实验数据，应用欧姆定律分析答题．

解答 解：
（1）测灯泡额定功率的实验中，小灯泡和滑动变阻器组成串联电路，电流表串联在电路里，由表格数据可知，电流表可选择0～0.6A量程；电压表与灯泡并联，灯泡额定电压2.5V，所以电压表选择0～3V量程，滑动变阻器“一上一下”接入电路，如图所示：
；
（2）电流表指针不动，可能是电流表短路、或电路断路造成的；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，因此电路故障是：灯泡断路．
（3）由表格可知，灯泡电压为2.5V时正常发光，此时通过灯泡的电流为0.30A，
所以灯泡额定功率：P=UI=2.5V×0.30A=0.75W．
（4）电源为三节新干电池，所以电源电压为4.5V，
灯泡正常发光时变阻器两端电压：U_滑=U-U_额=4.5V-2.5V=2V，
所以滑动变阻器接入电路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.30A}$≈6.67Ω；
由表中实验数据可知，三次实验灯泡电阻分别为：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω；R₁=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.0V}{0.26A}$≈7.7Ω；R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.5V}{0.30A}$≈8.3Ω，
所以：灯丝的电阻随电压的增加而增大．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）0.75；（4）6.67；增加．

点评 本题考查了实物连接，故障分析、实验数据处理，分析清楚表中实验数据，应用功率公式P=UI、欧姆定律即可正确解题．