Question

17．在“測(cè)定小燈泡的電功率”的試驗(yàn)中，小剛同學(xué)選用的小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為8Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω．

（1）為順利完成實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有電壓為4.5V和6V的兩電池組可供選擇，則A
A、只能選擇4.5V的電池組       B、只能選擇6V的電池組
C、兩電池組均可選用           D、須將其變成10.5V的電池組使用
（2）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，按照?qǐng)D甲所示的電路圖，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線不得交叉，且要求閉合開關(guān)后滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)燈泡亮度增加）．
（3）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關(guān)后燈不亮，聰明的小剛猜想：
A．可能燈絲斷了    B．可能是變阻器開路    C．可能是小燈泡短路
請(qǐng)根據(jù)電表示數(shù)判斷故障原因，并將與故障對(duì)應(yīng)的電表示數(shù)填入下表：

猜想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果C成立	0.45	0
如果B成立	0	0

（4）排除故障后，小剛同學(xué)用相同的燈泡繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，下表為他的實(shí)驗(yàn)記錄：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	電阻/	功率/W	額定功率/W
1	2.0	0.18	11.11	0.36	P=$\frac{0.36+0.50+0.63}{3}$=0.497
2	2.5	0.20	12.50	0.50
3	3.0	0.21	41.29	0.63

老師認(rèn)為他的數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認(rèn)為錯(cuò)誤之處是求出不同電壓下點(diǎn)功率的平均值做為燈泡的額定功率，
正確的測(cè)量結(jié)果P_額=0.50W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律I=$\frac{U}{R}$表達(dá)出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出電源電壓的取值；
（2）將電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡的額定電壓和額定電流的大約值來確定電表的量程；
（3）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，但閉合開關(guān)后燈不亮，如果電壓表和電流表的連接并沒有問題，那么應(yīng)是短路或斷路，當(dāng)燈泡短路時(shí)，電壓表無示數(shù)，當(dāng)燈泡斷路時(shí)，電壓表被串聯(lián)進(jìn)電路，電路電阻會(huì)非常大，此時(shí)電流幾乎為零，電壓表示數(shù)接近電源電壓，當(dāng)電流表短路時(shí)，電流表示數(shù)為零；
（4）額定電功率是用電器正常工作時(shí)的電功率，不同電壓下的電功率不同，不能通過求不同電壓下的電功率來確定額定功率；

解答 解：（1）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流大約為：I=$\frac{{U}_{L}}{R′}$=$\frac{U}{R′+{R}_{滑}}$，
小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為8Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω，數(shù)據(jù)代入得，$\frac{2.5V}{8Ω}$≤$\frac{U}{8Ω+10Ω}$，
解得電源電壓U≤5.625V，應(yīng)選A；
（2）電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表選擇0～3V的量程，
電流表與燈泡串聯(lián)，由（1）知，小燈泡的額定電流I=$\frac{{U}_{L}}{R′}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，電流表選擇0～0.6A的量程，
滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，根據(jù)電路圖可知，滑動(dòng)變阻器的應(yīng)接右下方的接線柱，如圖所示：
；
（3）從圖中看電壓表和電流表的連接并沒有問題，
所以應(yīng)是短路或斷路，當(dāng)燈泡短路時(shí)，電壓表無示數(shù)，
當(dāng)燈泡斷路時(shí)，電壓表被串聯(lián)進(jìn)電路，電路電阻會(huì)非常大，此時(shí)電流幾乎為零，
電壓表示數(shù)接近電源電壓，當(dāng)電流表短路時(shí)，電流表示數(shù)為零，故電壓表，電流表的示數(shù)如下表：

猜想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果C成立	0.45	0
如果B成立	0.45	0

（4）由表格中數(shù)據(jù)可以看出，表格中求出不同電壓下的功率求平均值得出燈泡的額定功率，這是不合理的，燈泡在不同電壓下的功率不同；
由表格中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2知，當(dāng)小燈泡兩端的電源電壓等于額定電壓2.5V時(shí)，小燈泡的功率為0.50W，所以燈泡的額定功率為0.50W；
故答案為：（1）A；（2）見上圖；（3）0；B；（4）求出不同電壓下點(diǎn)功率的平均值做為燈泡的額定功率；0.50．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了測(cè)量燈泡的額定功率的實(shí)驗(yàn)，要理解額定功率的含義，同時(shí)還涉及到了燈絲電阻與溫度的關(guān)系，其中（1）中根據(jù)滑動(dòng)變阻器的最大阻值和串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)來選擇電源是此題的難點(diǎn)，要善于列關(guān)系式來分析解決此種類型的題目．