Question

2．學校實驗室購買了一批規格為“2.5V  0.75W”的小燈泡，小明利用其中一只小燈泡做“測量小燈泡電功率”的實驗：
（1）請你用筆畫線代替導線，幫小明將圖1中的電路連接完整，要求滑片P向右移動時，電壓表的示數要變大；

（2）小明連接完電路后閉合開關，發現電壓表的示數接近電源電壓，反復移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數基本不變．發生故障的原因可能是滑動變阻器同時接上面兩個接線柱，或者燈泡斷路．
（3）排除故障后，小明移動滑動變阻器的滑片P，將三次實驗時電壓表和電流表的示數記錄到表中；當電壓表的示數為2.5V時，電流表示數如圖2，其讀數為0.4A，此時小燈泡的電功率為1W；

次數	第一次	第二次	第三次
電壓/V	2	2.5	2.8
電流/A	0.34		0.42

（4）小明查看了小燈泡的說明書，了解到生產這批小燈泡鎢絲的橫截面積是一定的．分析實驗數據，可推測這個小燈泡內鎢絲的長度與合格產品相比是短了．（選填“長了”或“短了”）
（5）請寫出小明在該實驗操作過程中的一條注意事項：閉合開關前，為了保護電路，變阻器的滑片移到最大阻值處；（或調節滑動變阻器時，眼睛應注意觀察電壓表的表盤）．．

Answer 1

分析 （1）本實驗中，滑動變阻器應串聯接入電路中，根據滑片P向右移動時，電壓表的示數要變大確定其接線柱；
（2）電壓表的示數接近電源電壓，則說明變阻器分得電壓接近為0，反復移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數基本不變．變阻器失去了變阻的作用據此分析；
電壓表的示數接近電源電壓，反復移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數基本不變，即電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表與電源連連通，據此分析；
（3）由圖示電流表確定其分度值，讀出其示數，由P=UI求出燈泡功率．
（4）根據實驗數據，應用歐姆定律求出燈絲實際電阻，根據燈泡額定功率與額定電壓應用電功率變小公式求出燈泡電阻，由影響電阻大小的因素，根據兩電阻值關系，分析答題．
（5）可從保護電路的角度，分析在該實驗操作過程中的注意事項．

解答 解：
（1）測量小燈泡電功率的實驗中，滑動變阻器應串聯接入電路中，滑片P向右移動時，電壓表的示數要變大（電壓表測燈泡兩端電壓），根據串聯電路電壓的規律，說明滑動變阻器兩端電壓減小，由分壓原理可知，變阻器連入電路中的電阻變小，由圖可知應將其右下角接線柱接入電路中，如圖所示：

（2）小明連接完電路后閉合開關，發現電壓表的示數接近電源電壓，則說明變阻器分得電壓接近為0，反復移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數基本不變，即變阻器失去了變阻的作用，發生故障的原因可能是：滑動變阻器同時接上面兩個接線柱或滑動變阻器短路了；
發現電壓表的示數接近電源電壓，反復移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數基本不變，即電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則可判斷燈泡斷路了；
（3）由圖1可知，電流表量程是0～0.6A，其分度值為0.02A，所以當電壓表的示數為2.5V時，電流表示數為0.4A，燈泡功率P=UI=2.5V×0.4A=1W；
（4）根據I=$\frac{U}{R}$，由表中實驗數據可得，根據歐姆定律燈泡的實際電阻R=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω；
燈上標有“2.5V 0.75W”表示燈泡額定電壓是2.5V，額定功率為0.75W，
根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，燈泡正常發光時的電阻應為R′=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{0.75W}$≈8.3Ω，
比較可知燈泡實際的電阻小于理論值，根據影響電阻大小的因素，在材料、橫截面積不變的情況下，實際燈絲的長度與合格產品相比是短了；
（5）閉合開關前，為了保護電路，變阻器的滑片移到最大阻值處；（或調節滑動變阻器時，眼睛應注意觀察電壓表的表盤）．
故答案為：（1）見上圖；（2）同時接上面兩個接線柱；斷路；（3）0.4；1；（4）短了；
（5）閉合開關前，為了保護電路，變阻器的滑片移到最大阻值處；（或調節滑動變阻器時，眼睛應注意觀察電壓表的表盤）．

點評 本題測量小燈泡電功率，考查了實物電路的連接、電路故障分析、電表讀數、求燈泡額定功率及影響電阻大小的因素，是電學實驗的常考問題，綜合性較強．