Question

5．小宜同学做“测量小灯泡电功率”的实验，电源电压恒定为6V，标有“2.5V”字样的待测小灯泡，正常发光时的电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的规格为“50Ω、1A”．
（1）请用笔画线代替导线将甲图中未完成的实物电路连接完整．

（2）按图连接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数，经检查，导线连接完好，则电路的故障是：灯泡断路．排除故障后，再次闭合开关时，小灯泡发出耀眼的光后立即熄灭，小宜在操作过程中的不当之处是：滑动变阻器的滑片未移至阻值最大处．
（3）纠正错误后，继续进行实验：闭合开关后，移动滑片P至某一位置，电压表的示数如图乙所示，其示数为2.3V，为了让小灯泡正常发光，小宜应该将变阻器滑片向左（选填“左”或“右”）移动．
（4）小宜同学在实验中为了能得到比较准确的小灯泡的额定功率，改变接入电路的滑动变阻器的阻值，分别得到三组数据，如下表：

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	功率/W	额定功率/W
1	2.0	0.18	0.36	P额=$\frac{0.36+0.60+0.78}{3}$ =0.58
2	2.5	0.24	0.60
3	3.0	0.26	0.78

你认为小宜求平均值得到额定功率的数据处理方法是错误（选填“正确”或“错误”）的，正确的测量结果是P_额=0.60W．
（5）另外一位同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2V不变，多次更换阻值不同的定值电阻R，记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，他更换的定值电阻R的阻值不能大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）求出灯正常工作时的电流大小确定电流表的量程，变阻器接线柱按一上一下原则与电流表串联接入电路中；
（2）将滑动变阻器的滑片移到最左端时，变阻器连入电路中的电阻为0，灯不亮，可能是断路或实际功率太小；电压表有较大的示数说明电压表与电源两极连通，说明与电压表并联的部分之外不存在断路，则故障是与电压表并联的灯泡断路了；
闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
（3）根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数，电压表的示数小于灯泡的额定电压，根据串联电路电压的特点和分压原理确定滑片移动的方向；
（4）灯泡在不同电压下的电功率不同，灯在额定电压下的功率为额定功率，求电功率的平均值无意义；
（5）灯泡的灯丝电阻受温度影响，根据串联电路特点与欧姆定律分析答题

解答 解：（1）正常发光时的电阻约为10Ω，电流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以电流表选用0～0.6A量程；
，滑动变阻器一上一下与电流表串联接入电路，如下图所示；

（2）经分析，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数，经检查，导线连接完好，则电路的故障是：则与电压表并联的灯泡断路；
闭合开关时，小灯泡发出耀眼的光后立即熄灭，说明电路中的电流太大，电阻太小，滑动变阻器的滑片未移至阻值最大处；
（3）电压表使用0～3V量程，分度值为0.1V，电压为2.3V；小于灯的额定电压，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.3V增大到2.5V，根据串联电路电压的特点，应减小变阻器分得的电压，根据分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻要减小，滑片向左端移动，使电压表的示数为2.5V为止；
（4）灯泡的电压不同，电流不同，功率不同，额定功率一定是灯泡额定电压下的功率，将不同电压下不同的电功率取平均值是没有意义的，也是错误的．
额定功率一定是灯泡额定电压下的功率，由表格知，灯泡在额定电压2.5V下的额定功率为0.60W；
（5）小灯泡换成定值电阻R，是因为灯丝电阻会受温度影响；
电源电压为6V，电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为6V-2V=4V，定值电阻两端电压的是变阻器电压的$\frac{1}{2}$，根据分压原理，定值电阻阻值的大小为滑动变阻器接入电路的阻值的$\frac{1}{2}$，因滑动变阻器最大阻值为50欧姆，因此定值电阻最大阻值为$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即更换的定值电阻R的阻值不能大于25Ω．
故答案为：（1）见上图；
（2）灯泡断路；滑动变阻器的滑片未移至阻值最大处；
（3）2.3；左；
（4）错误；0.60；
（5）25．

点评 本题测灯的电功率以，考查了电路连接、故障分析、电表读数、滑动变阻器的调节、求功率、数据的处理等问题，并考查了探究电流与电阻的关系实验对器材的要求及控制变量法的运用支．