Question

5．在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣．
【進(jìn)行試驗(yàn)】
（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整．要求：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，小燈泡變亮，連線不得交叉．

（2）小宇同學(xué)閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為2.2V．若他想測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑動(dòng)變阻器的滑片P向B（填“A”或“B”）端移動(dòng)．
（3）小宇同學(xué)繼續(xù)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U關(guān)系圖象．根據(jù)圖象信息．可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W，還可以得出：小燈泡的實(shí)際功率隨實(shí)際電壓的增大而增大（填“增大””減小”或“不變“）．
【試驗(yàn)拓展】
因?yàn)閷?shí)驗(yàn)用的干電池比較舊．另一小組的小華同學(xué)改用6V的學(xué)生電源做這個(gè)實(shí)驗(yàn)．他連接好電路．閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，小燈泡的亮度逐漸增加，電壓表的示數(shù)逐漸變�。�經(jīng)過(guò)思考后．他繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P使小燈泡正常發(fā)光．并記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)．
（4）請(qǐng)?jiān)谔摼�框內(nèi)畫(huà)出小華同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)電路圖

（5）如果將小華所記錄的電壓表和電流表的示數(shù)相乘，得到的電功率為1.05W，則可計(jì)算出他們小組的小燈泡的額定功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）電流表與燈泡串聯(lián)，注意正負(fù)接線柱．滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，根據(jù)滑動(dòng)變阻器“一上一下”的原則，由于滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，燈泡的亮度變亮，則應(yīng)該將下面右邊的B接線柱接入電路．
（2）先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)，然后根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)確定滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的方向；
（3）由圖示圖象求出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，應(yīng)用P=UI分析燈泡實(shí)際功率如何變化．
（4）測(cè)定燈泡的功率時(shí)，燈泡的亮度增大，電路中電流增大造成的，滑動(dòng)變阻器和燈泡是串聯(lián)的，要使電路電流增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器電阻減小，串聯(lián)電路的電阻起分擔(dān)電壓的作用，電阻越小分擔(dān)的電壓越小，所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓減小，電源電壓一定，燈泡兩端的電壓增大．
（5）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器到一個(gè)位置，燈泡正常發(fā)光，電壓表和電流表的示數(shù)相乘為1.05W，設(shè)滑動(dòng)變阻器的電壓為U_R，P=U_RI=1.05，求出電流為$\frac{1.05W}{{U}_{R}}$即燈泡正常工作電流，燈泡的額定電壓為2.5V，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的額定功率，額定功率在0.5W～0.8W之間，解不等式求得電源電壓，再求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）因滑動(dòng)變阻器、電流表與燈泡串聯(lián)，從電源的正極沿電流的方向，先根據(jù)滑動(dòng)變阻器“一上一下”的原則，由于滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，燈泡的亮度變亮，則應(yīng)該將下面右邊的B接線柱接入電路，如圖：

（2）根據(jù)圖乙可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V，低于燈泡的額定電壓2.5V，要使電壓表的示數(shù)為2.5V，則減小滑動(dòng)變阻器兩端電壓，即減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，故將將滑片應(yīng)向B端移動(dòng)；
（3）由圖丙所示的I-U關(guān)系圖線可知，燈泡額定電壓2.5V對(duì)應(yīng)的電流為0.2A，小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由圖示圖象可知，隨U增大電流I增大，燈泡實(shí)際功率P=UI增大，由此可知，小燈泡的實(shí)際功率隨實(shí)際電壓的增大而增大．
（4）測(cè)定燈泡的功率的實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器和燈泡是串聯(lián)的，燈泡亮度增大，是因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的電阻減小造成的，串聯(lián)電路中，電阻起分擔(dān)電壓的作用，電阻越小，分擔(dān)的電壓越小，電壓表的示數(shù)減小，說(shuō)明電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端．如圖．

（5）由題意P=U_RI=1.05W，所以I=$\frac{1.05W}{{U}_{R}}$，
此時(shí)燈泡正常工作，所以燈泡的額定功率為：
P_L=U_LI=2.5V×$\frac{1.05W}{{U}_{R}}$=$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}(cāng)-2.5V}$，
所以，0.5W≤$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}(cāng)-2.5V}$≤0.8W
解不等式得：7.66V≤U_總≤10.75V
又因?yàn)殡娫措妷簽?的整倍數(shù)，所以U取8V或10V，
當(dāng)U_總=10V時(shí)，
P_L=$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}(cāng)-2.5V}$=0.55W，
當(dāng)U_總=6V時(shí)，
P_L=$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}(cāng)-2.5V}$=0.75W．
故答案為：
（1）見(jiàn)上圖；（2）2.2；B；（3）0.5；增大；（4）見(jiàn)上圖；（5）0.75．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，涉及電路故障的判斷、電壓表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的分壓作用及額定功率的計(jì)算，同時(shí)還考查了學(xué)生對(duì)圖象的分析和處理能力，本實(shí)驗(yàn)需要注意燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．