Question

15．小宜同學做“測量小燈泡電功率”的實驗，電源電壓恒定為6V，標有“2.5V”字樣的待測小燈泡，正常發光時的電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的規格為“50Ω、1A”．

（1）請用筆畫線代替導線將甲圖中未完成的實物電路連接完整；
（2）按圖連接電路后，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數，經檢查，導線連接完好，則電路的故障是：燈泡斷路．排除故障后，再次閉合開關時，小燈泡發出耀眼的光后立即熄滅，小宜在操作過程中的不當之處是：閉合開關前沒有將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）糾正錯誤后，繼續進行實驗：閉合開關后，移動滑片P至某一位置，電壓表的示數如圖乙所示，其示數為2.3V，為了讓小燈泡正常發光，小宜應該將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）移動；
（4）小宜同學在實驗中為了能得到比較準確的小燈泡的額定功率，改變接入電路的滑動變阻器的阻值，分別得到三組數據，如表：
你認為小宜求平均值得到額定功率的數據處理方法是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的，正確的測量結果是P_額=0.60W．

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	0.18	0.36	P額=$\frac{0.36+0.60+0.78}{3}$ =0.58
2	2.5	0.24	0.60
3	3.0	0.26	0.78

（5）另外一位同學還想探究電流與電阻的關系，于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表的示數，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，他更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω．
（6）以下實驗與“探究電流與電壓的關系”進行多次測量的目的不相同的是C．
A、探究影響滑動摩擦力大小的因素 B、探究杠桿的平衡條件 C、刻度尺測物體的長度．

Answer 1

分析 （1）本實驗中電流表和滑動變阻器串聯在電路中，根據燈泡正常發光電流確定電流表示數；
（2）燈不亮，可能電路中有斷路發生，再根據電壓表有較大的示數分析故障的原因；
觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，說明：閉合開關前，沒有將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）根據電壓表的量程和分度值讀出電壓表的示數，電壓表的示數小于燈泡的額定電壓，根據串聯電路電壓的特點和分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）燈泡在不同電壓下的電功率不同，燈在額定電壓下的功率為額定功率，求電功率的平均值無意義；
（5）燈泡的燈絲電阻受溫度影響，根據串聯電路特點與歐姆定律分析解答；
（6）多次測量在初中物理實驗中目的有：①為了使結論具有普遍性；②取多次測量的平均值以減小少誤差．

解答 解：
（1）測量小燈泡電功率的實驗中電流表和滑動變阻器串聯在電路中，
由歐姆定律可得燈泡正常發光電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應使用0-0.6A量程，如圖所示：
；
（2）閉合開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端時，燈不亮，電路中可能有斷路，電壓表有較大的示數，說明電壓表到電源間是通路，所以電路的故障是燈泡斷路了；
排除故障后，閉合開關時，觀察到燈閃亮一下后立即熄滅，說明電路中電流較大，這是因為閉合開關前，沒有將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處；
（3）由圖乙知，電壓表使用0～3V量程，分度值為0.1V，燈泡電壓為2.3V，小于燈的額定電壓，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.3V增大到2.5V，根據串聯電路電壓的特點，應減小變阻器分得的電壓，根據分壓原理，滑動變阻器連入電路中的電阻要減小，滑片向左端移動，使電壓表的示數為2.5V為止；
（4）燈泡的電壓不同，電流不同，功率不同，額定功率一定是燈泡額定電壓下的功率，將不同電壓下不同的電功率取平均值是沒有意義的，是錯誤的；
額定功率一定是燈泡額定電壓下的功率，由表格知，燈泡在額定電壓2.5V下的額定功率為0.60W；
（5）小燈泡換成定值電阻R，電源電壓為6V，電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器分壓為6V-2V=4V，定值電阻兩端電壓的是變阻器電壓的$\frac{1}{2}$，根據分壓原理，定值電阻阻值的大小為滑動變阻器接入電路的阻值的$\frac{1}{2}$，因滑動變阻器最大阻值為50歐姆，因此定值電阻最大阻值為$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即更換的定值電阻R的阻值不能大于25Ω；
（6）探究電流與電壓的關系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、探究杠桿的平衡條件的實驗，進行多次測量的目的是找到普遍性的結論；
刻度尺測物體的長度，進行多次測量的目的是取多次測量的平均值以減小少誤差．故選C．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；閉合開關前沒有將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處；（3）2.3；左；（4）錯誤；0.60；（5）25；（6）C．

點評 本題測燈的電功率以，考查了電路連接、故障分析、電表讀數、滑動變阻器的調節、求功率、數據的處理等問題，并考查了探究電流與電阻的關系實驗對器材的要求及控制變量法的運用．