Question

6．某同学要测量一个额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，如图已经画出了实验电路图

（1）如图所示的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确，请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
（2）在闭合开关前，应该把滑动变阻器的滑片调到最左 （选填“左”或“右”）端．该同学在开关闭合后，发现电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，经检查，电路连接无误，各元件完好，为了能使小灯泡发光，下一步应进行的操作是C
A．更换一相同规格的小灯泡    B．检查电路是否断路     C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（3）然后正常进行实验，有关记录在如表：

实验次数	1	2	3
电压（V）	2.20	1.50	2.50
电流（A）	0.22	0.16

①该同学观察到灯的亮度变化是：第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮．你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？灯泡的亮暗决定于灯泡的实际功率（写出一条即可）．
②由于粗心大意，该同学没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{（2.2V）^{2}}{0.22A}$=10Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{10Ω}$=0.625W．则灯泡的额定功率＜0.625W（选填“＞”、“=”或“＜”），原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（4）该同学在实验中进行了3次实验（测量），下列实验中也都采用了多次实验（测量），其中与本实验中多次实验的目的不同的是C．
A．探究重力与质量的关系时，改变钩码的质量进行多次实验
B．探究电流与电阻的关系时，改变定值电阻的阻值进行多次实验
C．测量课本的长度时，进行多次测量
D．探究串联电路中电流的规律时，换用不同规格的灯泡多次实验．

Answer 1

分析 （1）本实验中，电压表应测灯泡两端电压；
（2）闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；灯泡不亮，可能是灯泡短路、或断路或灯泡的实际功率太小，然后根据电压表、电流表的情况确定具体的原因；
（3）①计算出灯泡的电功率，得出灯泡亮暗与实际电功率的关系；
②因为灯泡电压增大，灯泡亮度增大，灯丝温度升高，灯丝电阻随电压的增大而增大．
正常发光时的电阻大于第一次实验时的灯丝电阻，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知计算出的额定功率偏大还是偏小；
（4）为了得出普遍性的规律，实验中应测多组数据进行分析．

解答 解：
（1）测灯泡的额定功率的实验中，电压表应测灯泡两端电压，由图电压表测总电压，由此修改电路如图所示：
；
（2）滑动变阻器的下面接了右下角的接线柱，所以闭合开关前，应将滑片移至左端，使其阻值最大；
电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，是因为灯泡的实际电功率太小造成，所以应减小滑动变阻器的阻值，观察灯泡是否发光，C正确；
（3）①灯泡的电压越大、电流越大，则P=UI可知，灯泡的电功率越大，由已知条件知，灯泡的亮度越大，说明灯泡的亮暗决定于灯泡的实际功率；
②第一次实验数据计算出灯泡电阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$$\frac{2.2V}{0.22A}$=10Ω，灯泡两端电压增大，灯丝温度升高，灯丝电阻增大，当灯泡正常发光时R＞10Ω，
再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P=$\frac{{{U}_{3}}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{10Ω}$=0.625W，此时计算的额定功率偏大，所以灯泡的额定功率小于0.625W；
（4）实验中测量3次实验，是为了找出普遍性的规律，得出实际功率和实际电压、灯泡的发光程度与实际电压的关系．
ABD与本实验目的相同，即为了找出普遍性的规律，C的目的是取多次测量的平均值以减小误差．故选C．
故答案为：（1）见上图；（2）左；C；（3）①灯泡的亮暗决定于灯泡的实际功率；②＜；灯丝的电阻随温度的升高而增大；（4）C．

点评 要测量灯泡的额定功率，首先要掌握测功率的原理P=UI及其电路图的画法，滑动变阻器在电路中的作用及用滑动变阻器来调节灯泡正常发光也是实验中常考的内容，电路故障的分析是电学实验中的常考内容，也是难点．