Question

8．在“测小灯泡电功率的实验”中：

（1）小昊设计了如图甲所示电路图，按照电路图正确连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表示数为零，而电压表示数接近电源电压．经检查，电流表是完好的，仅滑动变阻器或小灯泡存在故障，则电路中的故障是小灯泡断路，排除故障后，闭合开关，仍发现小灯泡不亮，电流表指针偏转很小，要使小灯泡发光，只需向左移动滑动变阻器的滑片．
（2）观察小灯泡在不同电压下的亮度，读出电压表，电流表示数，实验记录见表：由表格可知：该小灯泡额定电压为2.5V．
（3）当小灯泡两端电压为3V时，电流表指针位置如图乙所示，请你将表格中的数据补充完整．

实验序号	电压U/V	电流I/A	小灯泡亮度	实际功率P/W
1	2	0.18	偏暗	0.36
2	2.5	0.2	正常发光	0.5
3	3		偏亮

（4）本实验除了能测出小灯泡的功率，小昊认为还能测出小灯泡灯丝的阻值，同组的小华认为还能探究电流与电压的关系，你认为小华同学的观点是错误的，理由是：灯丝电阻随温度的变化而变化，无法控制导体的电阻一定．
（5）没有了电压表，小昊找来一个阻值为10Ω的电阻R，设计了如图丙所示的电路图，也测出了小灯泡的额定功率，请将实验过程中的空白部分补充完整．
①只闭合开关S₁和S₂，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为0.25A时，小灯泡正常发光；
②只闭合开关S₁和S₃，保持变阻器滑片的位置不动，记录电流表示数I；
③小灯泡额定功率表达式P_额=2.5V（I-0.25A）．

Answer 1

分析 （1）电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，据此判断故障所在；连接电路时，滑动滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，要使灯正常发光，要移动滑片使变阻器连入电路的电阻减小；
（2）小灯泡正常发光时的电压即为额定电压；
（3）确定电流表小量程的分度值读数，根据P=UI计算实际功率；
（4）根据欧姆定律，可求小灯泡灯丝的阻值；探究电流与电压的关系时，要保持电阻大小不变；
（5）根据P=UI在只有电流表和定值电阻测量出小灯泡的额定功率．

解答 解：（1）闭合开关后，灯不亮，电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为与电压表并联的小灯泡断路．（若滑动变阻器短路，则电流表示数不为0，灯亮；若滑动变阻器断路，则电流表无示数，均与题目不符，排除了变阻器的故障）；
排除故障后，闭合开关，仍发现小灯泡不亮，电流表指针偏转很小，说明灯的电压太小，滑动变阻器连入电路中的电阻太大．为了增大灯泡的电压，就要减小变阻器两端的电压，根据分压原理可知，要减小变阻器连入电路中的电阻，所以，需向左移动变阻器的滑片；
（2）由表格中数据知，当U=2.5V时灯泡正常发光，所以额定电压为2.5V；
（3）根据表格数据可知，电流表选用的是小量程，电流表小量程的分度值为0.02A，电流表示数为0.22A，小灯泡的实际功率：P=UI=3V×0.22A=0.66W；
（4）根据欧姆定律，能测出小灯泡灯丝的阻值；灯丝的电阻不是一个定值，而是随温度的升高而变大，而在探究电流与电压的关系时，要保持电阻大小不变，改变电压，记录对应的电流，所以小华的观点是错误的．
（5）I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
实验步骤如下：
a．只闭合开关S₁和S₂，调节变阻器，使电流表示数为0.25A时，小灯泡正常发光．
b．只闭合开关S₁和S₃，读出电流表示数I．
c．P_灯=UI_灯=2.5V（I-0.25A）．
故答案为：（1）小灯泡断路； 向左移动滑动变阻器的滑片； （2）2.5； （3）0.22； 0.66；   （4）小华；灯丝电阻随温度的变化而变化，无法控制导体的电阻一定；（5）0.25；记录电流表示数I；2.5V（I-0.25A）．

点评 本题测量小灯泡的功率，考查电路的连接、常见故障的分析判断、控制变量法的运用等知识，属于中等难度的题目．