Question

13．在“測量小燈泡電功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時的電阻約為8Ω
（1）小明連接的實驗電路如圖甲所示，其中有一條導線未連接，請用筆畫線代替導線，畫出正確的連線．
（2）實驗中，正確連接電路，且操作正確．閉合開關S后，小燈泡不發光．那么接下來合適的實驗操作應該是A（選填序號）
A．移動滑動變阻器的滑片，觀察小燈泡的發光情況
B．檢查電路是否短路，替換同一規格的小燈泡
C．檢查電路是否斷路，替換同一規格的小燈泡
（3）移動滑片P到某一點時，電壓表示數如圖乙所示，若他想測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向右（填“左”或“右”）端移動．
（4）移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成如圖丙所示的I-U圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.75W．
（5）完成實驗后小明思考：滑動變阻器接入電路的阻值增大時，通過它的電流減小而它兩端電壓卻增大，它消耗的功率是增大還是減小呢？小明為了探究這個問題，將上述電路中的小燈泡換成阻值為15Ω的定值電阻，并用學生電源將電壓調至6V，滑動變阻器的規格為“1A 20Ω”，其它器材相同．將電壓表移至與變阻器并聯，經過仔細認真地實驗，他記錄下在變阻器接入電路的阻值不斷增大時的各組數據，并計算出了相應的電功率，如下表．分析表中數據，寫出小明能得到的結論：當滑動變阻器接入電路的阻值增大時，它消耗的功率也隨之增大．就“變阻器功率變化”的探究，從滑動變阻器電阻變化的范圍角度考慮，小張認為小華收集的數據不充分，理由是測量的數據較少，應該繼續增大變阻器的電阻以采集更多的數據．．

實驗序號	1	2	3	4	5
電流I/A	0.5	0.44	0.4	0.36	0.3
電壓U/V	0.5	0.8	1.0	1.2	1.5
電功率P/W	0.25	0.35	0.40	0.43	0.45

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發光時的電流，確定電流表的量程，串聯接入電路．
（2）當通過燈泡的電流太小時，燈泡實際功率很小，燈泡不發光，應移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，看燈泡是否發光．
（3）讀出電壓表示數為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，根據分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）從圖象中查得額定電壓下的額定電流，根據P=UI計算額定功率．
（5）通過表中數據可以看出，當滑動變阻器阻值增大時，其功率也隨之增大．
從上表可以看出，電壓的變化范圍很小，說明電阻的變化范圍很小，不具有普遍性．

解答 解：（1）燈泡正常發光時的電流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{8Ω}$=0.83A，所以電流表選用大量程，電流從正接線柱流入，從負接線柱流出，如下圖所示：

（2）實驗中，正確連接電路，且操作正確隱含的一個條件是：變阻器連入電路中的阻最大，閉合開關S后，由于電路中電流較小，小燈泡的實際功率遠小于額定功率，所以，不發光．故接下來合適的實驗操作應該是：移動滑動變阻器的滑片，觀察小燈泡的發光情況，故選A；
（2）由圖乙所示電流表可知，其量程是0～0.6A，分度值為0.02A，電流表示數為0.12A，通過燈泡電流太小，燈泡實際功率太小，燈泡不發光，應移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，觀察燈泡是否發光；故A正確．
（3）電壓表使用0～3V量程，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，就要減小變阻器的電壓，根據分壓原理，滑動變阻器連入電路中的電阻要減小，滑片向右端移動，使電壓表的示數為2.5V．
（4）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）從表中功率數據可以看出，當滑動變阻器接入電路的阻值增大時，它消耗的功率也隨之增大．
就“變阻器功率變化”的探究，從滑動變阻器電阻變化的范圍角度考慮，小張認為小華收集的數據不充分，理由是：測量的數據較少，應該繼續增大變阻器的電阻以采集更多的數據．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）A；
（3）右；
（4）0.75；
（5）它消耗的功率也隨之增大；測量的數據較少，應繼續增大變阻器的電阻以采集更多的數．

點評 本題涉及電路的連接、電壓表的讀數、滑動變阻器的變阻原理、電功率的計算及對實驗方案的評估，要認真審題，注意隱含條件，本題綜合性強，難度較大．