Question

11．我市中考實驗操作考試時，實驗員為“測量小燈泡的額定電功率”實驗準備了以下器材：額定電壓為2.5V的小燈泡（正常發光時電阻約為10Ω）、規格為“12Ω  1A”的滑動變阻器、開關、電流表、電壓表各1個，新干電池4節，導線若干．
（1）圖甲中有一根導線的連接是錯誤的，請你在錯誤的導線上打“×”；
（2）閉合開關前，應將滑片P移到最右（填“左”或“右”）端；
（3）經檢查，電路連接無誤，各元件完好，閉合開關后，無論怎樣移動滑片P，電壓表的示數都調不到2.5V，出現這種現象的原因是變阻器的最大阻值過小；
（4）解決上述問題后，移動滑片使電壓表的示數為2.5V時，小燈泡正常發光，此時電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.6W；
（5）測出小燈泡的額定功率后，同學們又把燈泡兩端的電壓調為額定電壓的一半，發現測得的實際功率不等于其額定功率的$\frac{1}{4}$，請你幫助分析出這種現象的原因是燈的電阻隨溫度的降低而減小．

Answer 1

分析 （1）分析電路連接錯誤之處改正；
（2）為保護電路，閉合開關前，應將滑片P移到阻值最大處；
（3）根據串聯電路電壓的規律和分壓原理確定變阻器連入電路中的阻值大小與題中變阻器規格比較；
（4）根據電如圖乙流表小量程讀數，根據P=UI求小燈泡的額定功率；
（5）根據燈的電阻隨溫度的降低而減小分析．

解答 解：（1）原電路中，燈短路了是錯誤的，如下改正：

（2）閉合開關前，應將滑片P移到阻值最大處即最右端；
（3）根據串聯電路電壓的規律，當電壓表示數為2.5V時，變阻器分得的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V，變阻器的電壓是電阻電壓的$\frac{3.5V}{2.5V}$倍，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻：
R_滑=1.4×10Ω=14Ω＞12Ω．
故閉合開關后，無論怎樣移動滑片P，電壓表的示數都調不到2.5V，出現這種現象的原因是變阻器的最大阻值過小；
（4）解決上述問題后，移動滑片使電壓表的示數為2.5V時，小燈泡正常發光，此時電流表的示數如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.24A，則小燈泡的額定功率是：
P=UI=2.5×0.24A=0.6W；
（5）當燈泡兩端的電壓調為額定電壓的一半時，通過燈的電流也減小了，根據P=UI燈的功率減小，燈絲的溫度降低，因燈的電阻隨溫度的降低而減小，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，故發現測得的實際功率不等于其額定功率的$\frac{1}{4}$．
故答案為：（1）如上所示；（2）右；（3）變阻器的最大阻值過小；（4）0.6；（5）燈的電阻隨溫度的降低而減小．

點評 本題測量小燈泡的額定電功率，考查電路的連接、注意事項、對器材的要求、功率的計算及影響電阻大小的因素．