Question

甲、乙兩組同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，器材完好，電源電壓為4.5伏，且保持不變，幾個不同的小燈都標有“2.5伏”字樣，有若干個2種規格的滑動變阻器，其中A規格標有“20Ω2A”字樣，B規格標有“5Ω3A”字樣．
（1）甲組同學選用A規格的滑動變阻器，并按圖所示的電路圖連接．該同學在連接電路時，應將開關處于

 

狀態；閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片P置于

 

端．（選填“左”或“右”）
（2）實驗電路接好后，合上開關時，部分同學發現電路出現故障，主要有下表所列的兩種情況，請根據現象和檢測結果指出故障的可能原因：

故障現象	檢測	故障原因
燈泡較暗、兩表的示數均較小	移動滑動變阻器滑片，現象不變	滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱
燈泡不亮、電壓表示數較大、電流表無示數	取下燈泡，兩表的示數不變	燈泡斷路

（3）排除故障后，該組同學將滑動變阻器的滑片P移至某一位置時，發現電壓表的示數為1.2V，此時他應向

 

移動滑動變阻器的滑片P（選填“左”或“右”），直至小燈泡正常發光，此時滑片的位置恰好在變阻器中點上（即變阻器連入電路的電阻為10歐），則該小燈的額定功率為

 

瓦．

（4）乙組同學同樣按圖正確連按電路，實驗步驟操作正確．當閉合電鍵S后，發現小燈發光較亮，電流表與電壓表的示數分別如圖所示，則此時實驗選用了

 

規格的滑動變阻器．（選填“A”或“B”），若移動該變阻器的滑片，則該小燈泡

 

正常發光．（選填“能”與“不能”）
（5）下表為其中某小組的實驗記錄分析表：

實驗序號	電壓表示數/V	電流表示數/A	功率/W	額定功率/W
1	2.0	0.17	0.34	P額= 0.34+0.5+0.66 3 =0.5
2	2.5	0.2	0.5
3	3.0	0.22	0.66

老師認為該小組數據處理過程有誤，你認為該小組的錯誤是：

 

．
老師提醒同學仔細研究實驗所得的數據，還能發現實驗中小燈泡燈絲的電阻

 

（選填“變大”、“不變”或“變小”），你認為產生此現象的原因是：

 

．

Answer 1

分析：（1）為了保護電路，在接線過程中，開關應斷開；在閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應移到阻值最大處；
（2）燈泡較暗，說明電路中電阻很大，移動滑片，現象不變，說明滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱；電流表無示數，說明電路中有斷路或電流表短路，而燈泡不亮，電壓表有示數，說明燈泡斷路；
（3）因為電壓表的示數為1.2V＜2.5V，所以應減小電阻，以增大電流；根據小燈泡正常發光可知燈泡兩端電壓，從而可求滑動變阻器兩端電壓，根據歐姆定律可求電路中電流，再由P=UI可求額定功率；
（4）根據串聯電路電壓特點和電壓表的示數可求變阻器兩端電壓，再根據歐姆定律可求變阻器最大值，將此最大值與A、B的最大值進行比較得出結論；因為2.7V＞2.5V，變阻器處于最大值，所以移動該變阻器的滑片，不能使燈泡正常發光；
（5）由于燈泡的實際功率不是定值，所以不能求平均值；根據歐姆定律將三次的電阻求出進行比較，然后結合電阻的影響因素得出結論．

解答：解：（1）①為了保護電路，在接線過程中，開關應斷開，以避免因接線錯誤造成短路將電源燒壞．
②同理為了避免電路中電阻過小而燒壞電源，在閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應移到阻值最大處．
（2）①燈泡較暗，說明電路中電阻很大，同時移動滑片時，現象不變，說明滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱．
②電流表無示數，說明電路中有斷路或電流表短路，而燈泡不亮，電壓表有示數，說明燈泡斷路．
（3）①由圖可知，電壓表測燈泡兩端電壓，所以燈泡的實際電壓U_L實=1.2V＜2.5V，
要使燈泡正常發光，應增大電路中電流，減小電阻，而變阻器左部分連入電路，故應將滑片向左移動．
②∵燈泡正常發光，∴U_L=2.5V，變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
電路中電流I=

U滑

R滑

=

2V

10Ω

=0.2A，
∴該小燈的額定功率P_額=U_L×I=2.5V×0.2A=0.5W．
（4）①由圖可知，U_L′=2.7V，I′=0.36A，變阻器兩端電壓U_滑′=U-U_L′=4.5V-2.7V=1.8V，
∴變阻器最大值R_滑=

U滑

I′

=

1.8V

0.36A

=5Ω，故用的是B規格的滑動變阻器．
②由于燈泡的實際電壓大于額定電壓，要使燈泡正常發光，應增大變阻器的阻值，而此時變阻器已處于最大值，
故移動該變阻器的滑片，不能使燈泡正常發．
（5）①由于燈泡的實際功率不是定值，所以不能通過求平均值的方法來求功率．
②根據歐姆定律分析表中數據可知，燈泡電阻變大；而燈絲的長度、橫截面積、材料都未變，但由于電流的熱效應，燈絲溫度在升高，使其電阻變大．
故答案為：（1）斷開、右；（2）滑動變阻器同時接到下面的兩個接線柱、燈泡斷路；
（3）左、0.5；（4）B、不能；（5）不應該求功率的平均值、變大、燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點評：測用電器功率的實驗方法與測電阻的方法相同，也用伏安法．測量出的幾組彼此對應的U、I值結合公式R=

U

I

和P=UI，分別能達到各自實驗目的．不同的是要測額定功率，則要靠移動變阻器的滑片使用電器兩端電壓等于其額定電壓．