Question

4．如圖是小明測量小燈泡電功率的電路圖．提供的器材有：小燈泡（額定電壓2.5V）、電流表、電壓表、開關、電源（電壓恒為6V）各一個，滑動變阻器（“20Ω，2A”、“50Ω，1A”）兩個，導線若干．
（1）小明選擇的電壓表量程是0～3V．閉合開關前，滑片P置于最右端．
（2）閉合開關后，移動滑片P，當電壓表的示數為1V時，電流表的示數（如圖乙所示）為0.2A，此時小燈泡的功率為0.2W．
（3）實驗時，小明粗心大意，沒有記錄小燈泡正常發光時電流表的示數，他根據第一次實驗數據計算出燈絲電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，再根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，計算出燈泡兩端電壓為2.5V時的功率P=$\frac{{U}_{1}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5）^{2}}{5Ω}$=1.25W．小燈泡的額定功率小于1.25W（選填“大于”、“等于”或“小于”）．理由是燈泡的電阻隨溫度的升高而增大．
【知識拓展】
小明選擇的變阻器規格是50Ω，1A．

Answer 1

分析 （1）電壓表測小燈泡的電壓，由小燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，為防止開關閉合時電路中的電流過大，滑動變阻器的滑片應處于最大阻值處；
（2）根據電流表所用量程，明確最小分度，再讀出示數，根據P=UI計算電功率；
（3）燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，電壓越大時，小燈泡的實際功率越大，燈泡會越亮，溫度升高，因此電阻增大，根據電壓表的示數來確定燈泡兩端電壓，燈泡與變阻器串聯，根據串聯電路中的電流電壓規律計算變阻器接入電路中的電阻，從而進行選擇合適的變阻器．

解答 解：
（1）由題可知，小燈泡的額定電壓2.5V，因此電壓表采用0-3V量程；為防止電路中電流過大，開關閉合前，滑片應處于最大阻值處，由圖甲可知，滑片P應滑至最右端；
（2）由圖可知，電流表采用0-0.6A量程，可讀數示數為0.2A，此時燈泡的功率P=UI=1V×0.2A=0.2W；
（3）第一次實驗數據計算出燈泡電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，
再計算出燈泡兩端電壓為2.5V時的功率P=$\frac{{U}_{1}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5）^{2}}{5Ω}$=1.25W；
當燈泡兩端電壓增大時，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大，
則燈泡正常發光時的電阻R′＞5Ω，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡的額定功率小于計算得到的1.25W．
由（2）可知，電源電壓為6V，此時滑動變阻器兩端的電壓為U_滑=6V-1V=5V；
此時滑動變阻器的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{5V}{0.2A}$=25Ω，所以選用的是“50Ω，1A”的滑動變阻器；
故答案為：
（1）0～3V；最右端；（2）0.2；0.2；（3）小于；燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；50Ω，1A．

點評 此題是測量燈泡的電功率實驗，考查了歐姆定律在串聯電路中的應用，電壓表、滑動變阻器規格的選擇，同時考查了燈絲電阻與溫度的關系，這些都是實驗中容易忽略的問題．