Question

4．在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，有规格为“10Ω、1A”“50Ω、1.5A”的两个滑动变阻器．

（1）图甲是实验中某同学连接的实物图，经检查电路连接无误后，将滑动变阻器的滑片置于A（填“A”或“B”）端，闭合开关后，该同学立即发现小灯泡发光过亮不能进行实验，为了完成实验，接下来他的操作是：断开开关，换50Ω　1.5A的变阻器．
（2）闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，记下各组对应的电压表和电流表的示数，并绘制如图乙所示的I-U图象，则小灯泡的额定功率是0.625W．
（3）实验中，某同学观察到小灯泡先是很暗，调节滑片后灯泡迅速变亮，在发出耀眼的光后熄灭，为了避免灯泡被烧坏，请你指出在调节滑动变阻器的操作过程中，应注意的问题：要使电压表示数不能超过小灯泡额定电压的1.2倍．
（4）根据图乙中的图象信息，若把这样的两只同样的灯泡串联接在3V的电源上，则此时每只灯泡的电阻为7.5Ω，每只灯泡的实际功率为0.3W．
（5）结合图乙中的图象信息，若用图甲电路，采用控制变量法来进行“探究电流与电压的关系”的实验，存在的问题是灯泡的电阻随温度变化而变化，不能控制其大小不变．

Answer 1

分析 （1）闭合开关前，将滑片置于阻值最大处，根据连接确定移动方向；闭合开关后，小灯泡发光过亮，是由于所使用滑动变阻器最大阻值太小；
（2）利用曲线图乙和额定电压，确定灯泡的电流，再利用P=UI求出电功率；
（3）本实验中电压表测灯泡两端的电压，灯泡的实际功率大小与灯的实际电压有关，为防止灯泡被烧坏，调节滑动变阻器观察电压表的示数要在一定范围内进行；
（4）因灯的电阻相同，根据分压原理，知每个灯分得的电压是相等的，由图乙找出对应电压下的电流大小，根据R=$\frac{U}{I}$和P=UI分别求电阻大小和实际功率；
（5）探究电流与电压的关系时，应控制电阻的大小不变．

解答 解：（1）闭合开关前，将滑片置于阻值最大处，根据连接确定滑片应该置于A端；闭合开关后，小灯泡发光过亮，是由于所使用滑动变阻器最大阻值太小；
接下来应该断开开关，换用“50Ω、1.5A”的滑动变阻器重新做实验；
（2）根据图象可知U=2.5V时，I=0.25A，则灯的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（3）为了避免灯丝烧断，可以调节滑动变阻器保证使电压表示数不能超过小灯泡额定电压的1.2倍；
（4）因灯的电阻相同，根据分压原理，知每个灯分得的电压是相等的，根据串联电路电压的特点，每个灯的电压为1.5V，对应的电流0.2A，灯的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω，
灯的额定功率P=UI=1.5V×0.2A=0.3W；
（5）探究电流与电压的关系时，应控制电阻的大小不变，而灯丝的电阻随温度变化而变化，不能控制其大小不变．
故答案为：（1）A；断开开关，换50Ω　1.5A的变阻器；
（2）0.625；
（3）要使电压表示数不能超过小灯泡额定电压的1.2倍；
（4）7.5；0.3；
（5）灯泡的电阻随温度变化而变化，不能控制其大小不变．

点评 本题测小灯泡的功率，考查实验操作的注意事项、额定功率的计算、实际功率的计算及控制变量的运用及对实验方案的评估能力，综合性较强．